JP5737745B2 - 放電制御装置、放電制御方法およびプログラム - Google Patents

放電制御装置、放電制御方法およびプログラム Download PDF

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Description

本発明は、電池の放電を制御する放電制御装置、放電制御方法およびプログラムに関する。
近年、様々な分野において、環境問題への関心が深まってきている。
その中で、電力供給の分野においては、ＰＶ（Ｐｈｏｔｏ Ｖｏｌｔａｎｉｃ）発電による電力供給や、電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ ＥＶ）に用いられる二次電池の活用による電力供給等が注目されてきている。この二次電池としては、リチウムイオン二次電池が有力視されており、今後の普及に合わせて、鉛蓄電池の代替などが予想される。
また、一般的に、古い（放電容量が少ない）電池と、新しい（放電容量が多い）電池とを互いに並列に接続することは避けられている。これは、これらの電池の互いの電圧の差により生じる横流電流を避けるためである。大きな横流電流は、過電流や異常発熱などの要因となってしまう。このことは、上述した二次電池についても同じことが言える。
そこで、互いに並列に接続された複数の電池それぞれに、接続および切り離しを行うスイッチを設け、放電時、それぞれの電池の電圧の互いの差が所定の値以下となるまで、電圧の高い方の電池に設けられたスイッチのみを接続（投入）するシステムが考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００９−０３３９３６号公報
近年、上述したようなリチウムイオン電池の中間領域（電源を供給することができる放電容量の上限から下限までの領域）の中に、当該電池の劣化を速める「劣化領域」が発見されている。この劣化領域は、特にマンガン系正極のリチウムイオン電池に顕著にみられる。電池が放電されて、電池に残された放電容量が減っていく際に、この劣化領域を時間をかけて通過させると、当該電池の劣化が速まってしまう。そのため、電池の寿命を長く保つには、この劣化領域を通過させないことが最善であるが、通過させなければならない場合は、この劣化領域をできるだけ速く通過させる必要がある。特に、互いに並列に接続された複数の電池は、個々の電池の放電容量が減っていくそれぞれの速度が遅いため、劣化が速まってしまうおそれがある。
特許文献１に記載された技術を用いた場合であっても、この劣化領域を考慮した放電はできないため、電池の長寿命化を実現することができないという問題点がある。
本発明の目的は、上述した課題を解決する放電制御装置、放電制御方法およびプログラムを提供することである。
本発明の放電制御装置は、
互いに並列に接続された複数の電池の放電を制御する放電制御装置であって、
前記複数の電池の残りの容量である残容量それぞれを算出する残容量算出部と、
前記複数の電池のうち、前記残容量算出部が算出した残容量が第１の閾値と同じ値となった電池がある場合、該電池の残容量が第２の閾値と同じ値となるまで、該電池を優先的に放電させる制御部とを有する。
また、本発明の放電制御方法は、
互いに並列に接続された複数の電池の放電を制御する放電制御方法であって、
前記複数の電池の残りの容量である残容量それぞれを算出する算出ステップと、
前記複数の電池のうち、前記算出した残容量が第１の閾値と同じ値となった電池がある場合、該電池の残容量が第２の閾値と同じ値となるまで、該電池を優先的に放電させるステップとを行う。
また、本発明のプログラムは、
互いに並列に接続された複数の電池の放電を制御する装置に実行させるためのプログラムであって、
前記複数の電池の残りの容量である残容量それぞれを算出する算出手順と、
前記複数の電池のうち、前記算出した残容量が第１の閾値と同じ値となった電池がある場合、該電池の残容量が第２の閾値と同じ値となるまで、該電池を優先的に放電させる手順とを実行させる。
以上説明したように、本発明においては、電池の長寿命化を実現することができる。
本発明の放電制御装置の実施の一形態を示す図である。 図１に示した残容量算出部の内部構成の一例を示す図である。 図２に示した満充電容量保持部に記憶された満充電容量の一例を示す図である。 図１に示した記憶部に記憶された閾値の一例を示す図である。 図１に示した形態における放電制御方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の放電制御装置の実施の他の形態を示す図である。 図６に示した残容量算出部の内部構成の一例を示す図である。 図６に示した電池を放電したときの電圧計が測定する電池の両端の電圧値の時間的変化の一例を示す図である。 図６に示した記憶部に記憶された閾値の一例を示す図である。 図６に示した形態における放電制御方法を説明するためのフローチャートである。 一般的な電池の放電による、時間に対する電池残容量の変化の一例を示すグラフである。 本発明を用いた電池の放電による、時間に対する電池残容量の変化の一例を示すグラフである。 本発明の放電制御装置の実施の他の形態を示す図である。 図１３に示した記憶部に記憶された閾値の一例を示す図である。 図１３に示した形態における放電制御方法を説明するためのフローチャートである。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の放電制御装置の実施の一形態を示す図である。
本形態は図１に示すように、放電制御装置１００と、電池３００−１，３００−２と、スイッチ４００−１，４００−２と、出力端子（正）５００と、出力端子（負）５０１とから構成されている。
電池３００−１，３００−２は、互いに並列に接続されたリチウムイオン電池である。また、電池３００−１，３００−２の負極側は、出力端子（負）５０１と接続されている。また、電池３００−１，３００−２の正極側は、放電制御装置１００を介してスイッチ４００−１，４００−２とそれぞれ接続されている。なお、並列接続される電池の数は、２つに限らない。
スイッチ４００−１，４００−２は、電池３００−１，３００−２と、電池３００−１，３００−２が外部へ放電するための出力端子（正）５００との間を接続または切断するために開閉するスイッチである。この開閉は、放電制御装置１００によって制御される。また、スイッチの数は、電池の数と同じ数である。
放電制御装置１００は、電池３００−１，３００−２の残りの容量である残容量に基づいて、スイッチ４００−１，４００−２の開閉を制御することで、電池３００−１，３００−２の放電を制御する。
また、放電制御装置１００には図１に示すように、残容量算出部１１０と、記憶部１２０と、制御部１３０とが設けられている。
残容量算出部１１０は、電池３００−１，３００−２の残りの容量である残容量それぞれを算出する。また、残容量算出部１１０は、電池３００−１，３００−２から流れる電流と電池３００−１，３００−２の放電開始からの時間とを測定し、測定した電流と時間とを掛け合わせた値を、電池３００−１，３００−２の満充電時の容量から減算した値を残容量として算出する。
図２は、図１に示した残容量算出部１１０の内部構成の一例を示す図である。
図１に示した残容量算出部１１０には図２に示すように、電流計１１１−１，１１１−２と、満充電容量保持部１１２と、計算部１１３とが設けられている。
電流計１１１−１は、電池３００−１から流れる電流を測定する。また、電流計１１１−１は、測定した電池３００−１の電流値を計算部１１３へ出力する。
電流計１１１−２は、電池３００−２から流れる電流を測定する。また、電流計１１１−２は、測定した電池３００−２の電流値を計算部１１３へ出力する。
満充電容量保持部１１２は、電池３００−１，３００−２の満充電時の容量をあらかじめ記憶する。
図３は、図２に示した満充電容量保持部１１２に記憶された満充電容量の一例を示す図である。
図２に示した満充電容量保持部１１２には図３に示すように、電池３００−１，３００−２それぞれの満充電時の容量が満充電容量として記憶されている。この情報は、あらかじめ書き込まれているものである。
例えば図３に示すように、電池３００−１と、満充電容量１０Ａｈとが対応付けられて記憶されている。これは、電池３００−１の満充電時の容量が１０Ａｈであることを示している。
また、図３に示すように、電池３００−２と、満充電容量９．６Ａｈとが対応付けられて記憶されている。これは、電池３００−２の満充電時の容量が９．６Ａｈであることを示している。
計算部１１３は、電流計１１１−１，１１１−２から出力されてきた電流値と、満充電容量保持部１１２に記憶されている満充電時の容量とに基づいて、電池３００−１，３００−２の残容量を算出する。
具体的な算出方法を以下に説明する。
電池３００−１の残容量については、計算部１１３が、電流計１１１−１から出力されてきた電流値と、放電を開始してからの時間（タイマ（不図示）にて測定）とを掛け合わせ、掛け合わせた値を満充電容量保持部１１２にて電池３００−１と対応付けられている満充電容量（図３に示した例では、１０Ａｈ）から差し引く。この値が、電池３００−１の残容量となる。
また、電池３００−２の残容量については、計算部１１３が、電流計１１１−２から出力されてきた電流値と、放電を開始してからの時間（タイマにて測定）とを掛け合わせ、掛け合わせた値を満充電容量保持部１１２にて電池３００−２と対応付けられている満充電容量（図３に示した例では、９．６Ａｈ）から差し引く。この値が、電池３００−２の残容量となる。
また、計算部１１３は、算出した電池３００−１，３００−２の残容量を制御部１３０へ出力する。
また、記憶部１２０は、第１の閾値および第２の閾値をあらかじめ記憶する。
ここで、第１の閾値は、上述した「劣化領域」の上側の値（上限）である。また、第２の閾値は、「劣化領域」の下側の値（下限）である。
図４は、図１に示した記憶部１２０に記憶された閾値の一例を示す図である。
図１に示した記憶部１２０には図４に示すように、劣化領域の上限および下限が閾値として記憶されている。
例えば、図４に示すように、劣化領域の上限の閾値（第１の閾値）として６Ａｈが記憶されている。また、劣化領域の下限の閾値（第２の閾値）として４Ａｈが記憶されている。これは、電池の残容量が６Ａｈから４Ａｈまでの間が劣化領域であることを示している。
制御部１３０は、記憶部１２０に記憶されている劣化領域の上限および下限を読み出し、読み出した劣化領域の上限および下限と、計算部１１３から出力されてきた電池３００−１，３００−２の残容量とを比較する。そして、電池３００−１，３００−２のうち、残容量が劣化領域の上限と同じ値となった電池がある場合、当該電池の残容量が劣化領域の下限と同じ値となるまで、当該電池のみを放電させる。このとき、当該電池を優先的に放電させるものであっても良い。つまり、３つの電池が並列に接続されている場合、そのうち、残容量が劣化領域にある電池と、残りの電池２つのうちの１つの電池との、合計２つで並列運転（放電）させるものであっても良い。
例えば、電池３００−１の残容量と劣化領域の上限とが同じ値となった場合、電池３００−１の残容量が劣化領域の下限と同じ値となるまで、制御部１３０はスイッチ４００−１を閉じた状態とし、スイッチ４００−２を開いた状態とする。
また、電池３００−２の残容量と劣化領域の上限とが同じ値となった場合、電池３００−２の残容量が劣化領域の下限と同じ値となるまで、制御部１３０はスイッチ４００−２を閉じた状態とし、スイッチ４００−１を開いた状態とする。
また、制御部１３０は、電池３００−１の残容量と電池３００−２の残容量とのどちらも劣化領域の上限から下限までの範囲外である、つまり劣化領域にない場合、電池３００−１，３００−２に、一般的な２台並列運転をさせるものであっても良いし、ローテーション放電（制御部１３０が、スイッチ４００−１およびスイッチ４００−２の開閉を交互に繰り返して行う放電）をさせるものであっても良い。
このように制御部１３０は、スイッチ４００−１，４００−２を開閉することで、電池３００−１，３００−２それぞれの放電と非放電とを制御する。
以下に、図１に示した形態における放電制御方法について説明する。
図５は、図１に示した形態における放電制御方法を説明するためのフローチャートである。
まず、電池３００−１，３００−２の２台運転（放電）が開始される（ステップＳ１）。また、放電が開始されるとき、上述したタイマが起動する。
また、放電が開始されると、電流計１１１−１，１１１−２による電池３００−１，３００−２から流れる電流それぞれの測定が開始される。
その後、電池の残容量が、記憶部１２０に記憶されている劣化領域の上限と同じ値となる電池があるかどうかが、制御部１３０によって判別される（ステップＳ２）。
これは、上述したように、電流計１１１−１，１１１−２にて測定されて出力された電流値と、タイマによって測定された時間とが計算部１１３にて掛け合わされ、満充電容量保持部１１２に記憶されている電池３００−１，３００−２の満充電容量から、その掛け合わされた値が計算部１１３によって差し引かれ、差し引かれた値と記憶部１２０に記憶されている第１の閾値である劣化領域の上限とが比較されることにより実現される。
例えば、満充電容量保持部１１２が記憶している電池３００−１，３００−２の満充電容量が、図３に示した値（１０Ａｈおよび９．６Ａｈ）であり、記憶部１２０に記憶されている劣化領域の上限（第１の閾値）が図４に示した値である６Ａｈであり、劣化領域の下限（第２の閾値）が図４に示した値である４Ａｈである場合を例に挙げて具体的に説明する。
ここで、タイマが２時間を測定したとき、電流計１１１−１にて測定されて出力されてきた電流値が１．６Ａであり、また電流計１１１−２にて測定されて出力されてきた電流値が１．８Ａである場合、以下のような計算が行われる。
電池３００−１については、（式１）の計算が行われる。
１０Ａｈ（満充電容量）−１．６Ａ（電流値）×２ｈ（時間）＝６．８Ａｈ（残容量） （式１）
一方、電池３００−２については、（式２）の計算が行われる。
９．６Ａｈ（満充電容量）−１．８Ａ（電流値）×２ｈ（時間）＝６Ａｈ（残容量） （式２）
そして、電池３００−１，３００−２についてそれぞれ算出された残容量と、記憶部１２０に記憶されている劣化領域の上限とが比較される。
電池３００−１の残容量は（式１）から６．８Ａｈであり、記憶部１２０に記憶されている劣化領域の上限は６Ａｈであるため、両者は互いに同じ値ではない。
一方、電池３００−２の残容量は（式２）から６Ａｈであり、記憶部１２０に記憶されている劣化領域の上限も６Ａｈであるため、両者は互いに同じ値である。
そのため、電池の残容量と劣化領域の上限とが同じ値となる電池は、電池３００−２である。
ステップＳ２にて、制御部１３０によって、電池の残容量が劣化領域の上限と同じ値である電池があると判別されない場合、さらに電池３００−１，３００−２の放電が続けられる。
一方、ステップＳ２にて、制御部１３０によって、電池の残容量が劣化領域の上限と同じ値である電池があると判別された場合、電池の残容量が劣化領域の上限と同じ値である電池のみの放電が行われる（ステップＳ３）。この制御部１３０による放電の制御は、上述したように、スイッチ４００−１，４００−２の開閉を用いて行われる。
上述した例（電池３００−２が、電池の残容量と劣化領域の上限とが同じ値となった電池である場合）では、制御部１３０によって、スイッチ４００−１が開いた状態とされる。これにより、スイッチ４００−１と接続された電池３００−１の放電は行われないようになる。一方、制御部１３０によって、スイッチ４００−２が閉じた（接続された）状態とされる。これにより、スイッチ４００−２と接続された電池３００−２の放電が行われるようになる。
その後、放電が行われている電池の残容量が、記憶部１２０に記憶されている劣化領域の下限と同じ値であるかどうかが、制御部１３０によって判別される（ステップＳ４）。
上述した例（電池３００−２のみの放電が行われている場合）では、電池３００−２の残容量が、残容量算出部１１０によって算出され、算出された残容量と、記憶部１２０に記憶されている劣化領域の下限（図４に示した例では、４Ａｈ）とが比較される。この残容量の算出方法は、上述した式を用いるものである。
ステップＳ４にて、制御部１３０によって、放電が行われている電池の残容量が劣化領域の下限と同じ値であると判別されない場合、つまり、放電が行われている電池の残容量が劣化領域の下限と同じ値ではないと判別された場合、さらに当該電池の放電が続けられる。上述した例では、電池３００−２のみの放電が行われているため、電池３００−２の残容量が劣化領域の下限と同じ値ではないと制御部１３０によって判別された場合、電池３００−２のみの放電が続けられる。
一方、ステップＳ４にて、制御部１３０によって、放電が行われている電池の残容量が劣化領域の下限と同じ値であると判別された場合、ステップＳ１に処理が行われる。上述した例では、電池３００−２のみの放電が行われているため、電池３００−２の残容量が劣化領域の下限と同じ値であると制御部１３０によって判別された場合、電池３００−１，３００−２の２台運転（放電）が行われる（再開される）。
その後、電池３００−１の残容量が、記憶部１２０に記憶されている劣化領域の上限と同じ値となるが、その場合も電池３００−１のみの放電として同様の処理が行われる。
以上、（式１）および（式２）を用いて説明したように、電池の残容量として、（満充電容量）−（電流値）×（放電時間）を用いたものを説明したが、電池の両端の電圧値を用いるものであっても良い。
図６は、本発明の放電制御装置の実施の他の形態を示す図である。
本形態は図６に示すように、放電制御装置２００と、電池３００−１，３００−２と、スイッチ４００−１，４００−２と、出力端子（正）５００と、出力端子（負）５０１とから構成されている。
電池３００−１，３００−２、スイッチ４００−１，４００−２、出力端子（正）５００および出力端子（負）５０１は、図１に示した形態に用いたものと同じものである。なお、本形態においては、電池３００−１の正極側とスイッチ４００−１とが直接接続されている。また、電池３００−２の正極側とスイッチ４００−２とが直接接続されている。
放電制御装置２００は、電池３００−１，３００−２の残りの容量である残容量に基づいて、スイッチ４００−１，４００−２の開閉を制御することで、電池３００−１，３００−２の放電を制御する。
また、放電制御装置２００には図６に示すように、残容量算出部２１０と、記憶部２２０と、制御部２３０とが設けられている。
残容量算出部２１０は、電池３００−１，３００−２の残りの容量である残容量それぞれを算出する。また、残容量算出部２１０は、電池３００−１，３００−２それぞれの両端の電圧値を残容量として算出する。このように電圧値を残容量とする場合、厳密には、現在の電流値および電圧値から現在の抵抗値を算出し、それらに基づいて開放電圧法により推測された電圧値を残容量として算出する。
図７は、図６に示した残容量算出部２１０の内部構成の一例を示す図である。
図６に示した残容量算出部２１０には図７に示すように、電圧計２１１−１，２１１−２が設けられている。
電圧計２１１−１は、電池３００−１の両端の電圧を測定する。また、電圧計２１１−１は、測定した電池３００−１の両端の電圧値を制御部２３０へ出力する。
電圧計２１１−２は、電池３００−２の両端の電圧を測定する。また、電圧計２１１−２は、測定した電池３００−２の両端の電圧値を制御部２３０へ出力する。
以下に、図６に示した電池３００−１，３００−２を放電したときの電圧計２１１−１，２１１−２がそれぞれ測定する電池３００−１，３００−２の両端の電圧値の時間的変化から残容量を算出する方法について説明する。ここでは、電池３００−１を放電したときの電圧計２１１−１が測定する電池３００−１の両端の電圧値の時間的変化から残容量を算出する方法を例に挙げて説明する。なお、電池３００−２を放電したときの電圧計２１１−２が測定する電池３００−２の両端の電圧値の時間的変化から残容量を算出する方法についても同様の方法である。
図８は、図６に示した電池３００−１を放電したときの電圧計２１１−１が測定する電池３００−１の両端の電圧値の時間的変化の一例を示す図である。
図８に示すように、電圧計２１１−１が測定する電池３００−１の両端の電圧値（図８中、実線で示した「実際の放電電圧」）は、起因する抵抗値（インピーダンス）として、電池３００−１が有する内部インピーダンスに、それ以外の外部要因である外部インピーダンスが加わることで、破線で示した実際の容量依存電圧よりも低い値となる。
そこで、上述した開放電圧法を用いて、電圧値を推測（補正）する。
図８に示したＡが放電開始の時刻（ポイントＡ）であり、Ｅが放電終了の時刻（ポイントＥ）である。また、ポイントＡから１秒後のポイントをポイントＢとし、さらにポイントＢから９秒後のポイントをポイントＣとする。
まず、ポイントＡ−ポイントＢ間の１秒間平均インピーダンスを算出する。ここで、ポイントＡからポイントＢまでの時間は１秒間であるため、１点（ポイントＡ）で算出したインピーダンスがポイントＡ−ポイントＢ間の１秒間平均インピーダンスとなる。算出したインピーダンスをａΩとする。このａΩは、上述した電池３００−１内部のインピーダンスと、それ以外の外部インピーダンスとの合計値となっている。
その後、ポイントＢ−ポイントＣ間の１秒間平均インピーダンスを算出する。ここで、ポイントＢからポイントＣまでの時間は９秒間であるため、１秒おきに９回のインピーダンスの算出を行い、１秒間の平均値を算出する。算出したインピーダンスをｂΩとする。このｂΩは、上述した電池３００−１内部のインピーダンスである。
したがって、ａΩからｂΩを差し引くことにより、外部インピーダンスであるｃΩを算出することができる（ａ−ｂ＝ｃ）。
その後、放電終了のポイントＥに近づいたとき、同様に１秒間（ポイントＤ−ポイントＦ間）および９秒間（ポイントＦ−ポイントＧ間）における１秒間平均インピーダンスを算出しておく。
また、ポイントＥにおいて、電圧計２１１−１が測定する電池３００−１の両端の電圧値からインピーダンスを算出する。算出されたポイントＥにおけるインピーダンスからｂΩ分に相当する電圧降下を加算することで、ポイントＦの電圧が求められる。
続いて、ポイントＤ−ポイントＦ間における１秒間平均インピーダンス（１ＤΩ）と、ポイントＦ−ポイントＧ間における１秒間平均インピーダンス（９ＤΩ）との平均値に、外部インピーダンスｃΩを加算し、その値に電流値（Ｉ）を乗算することで実際の容量依存電圧（残容量）を算出することができる。つまり、残容量をＣＡＰＶとすると、
ＣＡＰＶ＝（（１Ｄ＋９Ｄ）／２＋ｃ）×Ｉ
となる。また、外部インピーダンスｃΩの値が、あらかじめ設定されている場合は、その値と使用しても良い。このように残容量算出部２１０は、電池３００−１，３００−２の残容量を算出しても良い。
また、記憶部２２０は、第１の閾値および第２の閾値をあらかじめ記憶する。
ここで、第１の閾値は、上述した「劣化領域」の上側の値（上限）である。また、第２の閾値は、「劣化領域」の下側の値（下限）である。
図９は、図６に示した記憶部２２０に記憶された閾値の一例を示す図である。
図６に示した記憶部２２０には図９に示すように、上限および下限が閾値として記憶されている。
例えば、図９に示すように、劣化領域の上限の閾値（第１の閾値）として２．４Ｖが記憶されている。また、劣化領域の下限の閾値（第２の閾値）とした１．６Ｖが記憶されている。これは、電池の残容量とする電池の電圧値が２．４Ｖから１．６Ｖまでの間が劣化領域であることを示している。
制御部２３０は、記憶部２２０に記憶されている劣化領域の上限および下限を読み出し、読み出した劣化領域の上限および下限と、電圧計２１１−１，２１１−２から出力されてきた電池３００−１，３００−２の残容量とする電圧値とを比較する。そして、電池３００−１，３００−２のうち、電圧値が劣化領域の上限と同じ値となった電池がある場合、当該電池の電圧値が劣化領域の下限と同じ値となるまで、当該電池のみを放電させる。
例えば、電池３００−１の電圧値と劣化領域の上限とが同じ値となった場合、電池３００−１の電圧値が劣化領域の下限と同じ値となるまで、制御部２３０はスイッチ４００−１を閉じた状態とし、スイッチ４００−２を開いた状態とする。
また、電池３００−２の電圧値と劣化領域の上限とが同じ値となった場合、電池３００−２の電圧値が劣化領域の下限と同じ値となるまで、制御部２３０はスイッチ４００−２を閉じた状態とし、スイッチ４００−１を開いた状態とする。
また、制御部２３０は、電池３００−１の電圧値と電池３００−２の電圧値とのどちらも劣化領域の上限から下限までの範囲外である、つまり劣化領域にない場合、電池３００−１，３００−２に、一般的な２台並列運転をさせるものであっても良いし、ローテーション放電をさせるものであっても良い。
具体的には、このような場合、制御部２３０は、スイッチ４００−１とスイッチ４００−２との開閉を交互に繰り返すものであっても良い。
このように制御部２３０は、スイッチ４００−１，４００−２を開閉することで、電池３００−１，３００−２それぞれの放電と非放電とを制御する。
以下に、図６に示した形態における放電制御方法について説明する。
図１０は、図６に示した形態における放電制御方法を説明するためのフローチャートである。
まず、電池３００−１，３００−２の２台運転（放電）が開始される（ステップＳ１１）。
また、放電が開始されると、電圧計２１１−１，２１１−２による電池３００−１，３００−２の両端の電圧値それぞれの測定が開始される。
その後、電圧計２１１−１，２１１−２によって測定された電圧値が、記憶部２２０に記憶されている劣化領域の上限と同じ値となる電池があるかどうかが、制御部２３０によって判別される（ステップＳ１２）。
これは、電圧計２１１−１，２１１−２によって測定された電圧値と、記憶部２２０に記憶されている劣化領域の上限と同じ値とが比較され、その比較結果に基づいて判別されるものである。
例えば、記憶部２２０に図９に示したような劣化領域の上限（２．４Ｖ）および下限（１．６Ｖ）の閾値が記憶されている場合、電圧計２１１−１によって測定された電圧値が２．４Ｖであり、一方、電圧計２１１−２によって測定された電圧値が２．５Ｖであるとすると、電圧計２１１−１によって測定された電池３００−１の電圧値が劣化領域の上限と同じ値であると、制御部２３０によって判別される。
ステップＳ１２にて、制御部２３０によって、電池の電圧値が劣化領域の上限と同じ値である電池があると判別されない場合、さらに電池３００−１，３００−２の放電が続けられる。
一方、ステップＳ１２にて、制御部２３０によって、電池の電圧値が劣化領域の上限と同じ値である電池があると判別された場合、電池の電圧値が劣化領域の上限と同じ値である電池のみの放電が行われる（ステップＳ１３）。この制御部２３０による放電の制御は、上述したように、スイッチ４００−１，４００−２の開閉を用いて行われる。
上述した例（電池３００−１が、電池の電圧値と劣化領域の上限とが同じ値となった電池である場合）では、制御部２３０によって、スイッチ４００−２が開いた状態とされる。これにより、スイッチ４００−２と接続された電池３００−２の放電は行われないようになる。一方、制御部２３０によって、スイッチ４００−１が閉じた（接続された）状態とされる。これにより、スイッチ４００−１と接続された電池３００−１の放電が行われるようになる。
その後、放電が行われている電池の電圧値が、記憶部２２０に記憶されている劣化領域の下限と同じ値であるかどうかが、制御部２３０によって判別される（ステップＳ１４）。
上述した例（電池３００−１のみの放電が行われている場合）では、電圧計２１１−１によって測定された電池３００−１の電圧値と、記憶部２２０に記憶されている劣化領域の下限（図９に示した例では、１．６Ｖ）とが比較される。
ステップＳ１４にて、制御部２３０によって、放電が行われている電池の電圧値が劣化領域の下限と同じ値であると判別されない場合、つまり、放電が行われている電池の電圧値が劣化領域の下限と同じ値ではないと判別された場合、さらに当該電池の放電が続けられる。上述した例では、電池３００−１のみの放電が行われているため、電圧計２１１−１によって測定された電池３００−１の電圧値が劣化領域の下限と同じ値ではないと制御部２３０によって判別された場合、電池３００−１のみの放電が続けられる。
一方、ステップＳ１４にて、制御部２３０によって、放電が行われている電池の電圧値が劣化領域の下限と同じ値であると判別された場合、ステップＳ１１に処理が行われる。上述した例では、電池３００−１のみの放電が行われているため、電圧計２１１−１によって測定された電池３００−１の電圧値が劣化領域の下限と同じ値であると制御部２３０によって判別された場合、電池３００−１，３００−２の２台運転（放電）が行われる（再開される）。
その後、電圧計２１１−２によって測定された電池３００−２の電圧値が、記憶部２２０に記憶されている劣化領域の上限と同じ値となるが、その場合も電池３００−２のみの放電として同様の処理が行われる。
以上説明したように、互いに並列に接続された複数の電池を放電中、電池の残容量が劣化領域に入った電池のみを放電させることで、劣化領域を速く通過することができる。この効果について、以下に図面を用いて説明する。以下、２つの電池が互いに並列に接続されている場合を例に挙げて説明する。
図１１は、一般的な電池の放電による、時間に対する電池残容量の変化の一例を示すグラフである。
図１２は、本発明を用いた電池の放電による、時間に対する電池残容量の変化の一例を示すグラフである。
図１１に示すように、一般的には、電池の残容量は、放電の時間に対してほぼ一定の割合で減少していく。ここで、容量６Ａｈから４Ａｈまでの劣化領域を通過する時間をＴａとする。
一方、図１２に示すように、電池の残容量が、劣化領域の上限である６Ａｈから４Ａｈまでは、当該電池のみの放電が行われるため、劣化領域における時間に対して電池の残容量が減少していく割合が大きくなる。つまり、電池の放電において、劣化領域を通過する時間が短くなる。ここでは、２つの電池が互いに並列に接続されている場合を例に挙げているため、図１２に示すように、劣化領域を通過する時間がＴａ／２となり、図１１に示したものと比べて、半分の時間となっている。
また、３つの電池が互いに並列に接続されている場合は、その劣化領域の通過時間が３分の１となり、４つの電池が互いに並列に接続されている場合は、その劣化領域の通過時間が４分の１となることは言うまでもない。
なお、電池の残容量を算出する方法は、上述したものに限らない。
このように、放電により、電池の残容量が劣化領域にある場合、その電池のみを放電させることにより、劣化領域を通過する時間を短縮することができる。これにより、電池の長寿命化を実現することができる。これは、放電の制御対象として、劣化領域が顕著にみられるマンガン系正極のリチウムイオン電池を対象とした場合に特に効果を奏する。
以上、放電により、電池の残容量が劣化領域にある場合、その電池のみを放電させるものを説明したが、電池の残容量が劣化領域に達する直前になったものの放電を停止させ、他の電池のみを放電させるものであっても良い。
図１３は、本発明の放電制御装置の実施の他の形態を示す図である。
本形態は図１３に示すように、放電制御装置６００と、電池３００−１，３００−２と、スイッチ４００−１，４００−２と、出力端子（正）５００と、出力端子（負）５０１とから構成されている。
電池３００−１，３００−２、スイッチ４００−１，４００−２、出力端子（正）５００および出力端子（負）５０１は、図６に示した形態に用いたものと同じものである。なお、本形態においては、図６に示した形態と同様に、電池３００−１の正極側とスイッチ４００−１とが直接接続されている。また、電池３００−２の正極側とスイッチ４００−２とが直接接続されている。
放電制御装置６００は、電池３００−１，３００−２の残りの容量である残容量に基づいて、スイッチ４００−１，４００−２の開閉を制御することで、電池３００−１，３００−２の放電を制御する。
また、放電制御装置６００には図１３に示すように、残容量算出部２１０と、記憶部６２０と、制御部６３０とが設けられている。
残容量算出部２１０は、図６（内部構成は図７）に示したものと同じものである。
記憶部６２０は、閾値をあらかじめ記憶する。
ここで、記憶部６２０に記憶されている閾値は、上述した「劣化領域」の上側の値（上限）よりも所定の値だけ大きな値である。つまり、この閾値は、「劣化領域」にさしかかる直前の値として記憶されている。
図１４は、図１３に示した記憶部６２０に記憶された閾値の一例を示す図である。
図１３に示した記憶部６２０には図１４に示すように、閾値が記憶されている。
例えば、図１４に示すように、閾値（容量）として２．４Ｖが記憶されている。これは、電池の残容量とする電池の電圧値が２．４Ｖとなると劣化領域にさしかかる直前の値になったことを示している。
制御部６３０は、電池３００−１，３００−２の放電を開始した後、記憶部６２０に記憶されている閾値を読み出し、読み出した閾値と、電圧計２１１−１，２１１−２から出力されてきた電池３００−１，３００−２の残容量とする電圧値とを比較する。そして、電池３００−１，３００−２のうち、電圧値が当該閾値と同じ値となった電池の放電を停止させる。そのとき、電池３００−１，３００−２のうち、電圧値が当該閾値と同じ値となっていない電池の放電を続ける。
例えば、制御部６３０がスイッチ４００−１，４００−２を閉じて放電を開始した後、電池３００−１の電圧値と閾値とが同じ値となった場合、制御部６３０はスイッチ４００−１を開いた状態とし、スイッチ４００−２を閉じた状態のままとする。
また、その後、電池３００−２の電圧値と閾値とが同じ値となった場合、制御部６３０はスイッチ４００−２を開いた状態とし、スイッチ４００−１を開いた状態のままとする。
また、制御部６３０は、電池３００−１の電圧値と電池３００−２の電圧値とのどちらも閾値と同じ値ではない場合、電池３００−１，３００−２に、一般的な２台並列運転をさせるものであっても良いし、ローテーション放電をさせるものであっても良い。具体的には、このような場合、制御部６３０は、スイッチ４００−１とスイッチ４００−２との開閉を交互に繰り返すものであっても良い。
このように制御部６３０は、スイッチ４００−１，４００−２を開閉することで、電池３００−１，３００−２それぞれの放電と非放電とを制御する。
以下に、図１３に示した形態における放電制御方法について説明する。
図１５は、図１３に示した形態における放電制御方法を説明するためのフローチャートである。
まず、電池３００−１，３００−２の２台運転（放電）が開始される（ステップＳ２１）。
また、放電が開始されると、電圧計２１１−１，２１１−２による電池３００−１，３００−２の両端の電圧値それぞれの測定が開始される。
その後、電圧計２１１−１，２１１−２によって測定された電圧値が、記憶部６２０に記憶されている閾値と同じ値となる電池があるかどうかが、制御部６３０によって判別される（ステップＳ２２）。
これは、電圧計２１１−１，２１１−２によって測定された電圧値と、記憶部６２０に記憶されている閾値とが比較され、その比較結果に基づいて判別されるものである。また、この電圧値は、上述した開放電圧法を用いて算出されたものであっても良い。
例えば、記憶部６２０に図１４に示したような閾値（２．４Ｖ）が記憶されている場合、電圧計２１１−１によって測定された電圧値が２．４Ｖであり、一方、電圧計２１１−２によって測定された電圧値が２．５Ｖであるとすると、電圧計２１１−１によって測定された電池３００−１の電圧値が閾値と同じ値であると、制御部６３０によって判別される。
ステップＳ２２にて、制御部６３０によって、電池の電圧値が閾値と同じ値である電池があると判別されない場合、つまり、電池３００−１，３００−２の残容量のいずれもが、閾値よりも大きな値である場合、電池３００−１，３００−２の放電が続けられる。
一方、ステップＳ２２にて、制御部６３０によって、電池の電圧値が閾値と同じ値である電池があると判別された場合、電池の電圧値が閾値と同じ値である電池の放電が制御部６３０によって停止され、他の電池のみの放電が行われる（ステップＳ２３）。この制御部６３０による放電の制御は、上述したように、スイッチ４００−１，４００−２の開閉を用いて行われる。
上述した例（電池３００−１が、電池の電圧値と閾値とが同じ値となった電池である場合）では、制御部６３０によって、スイッチ４００−１が開いた状態とされる。これにより、スイッチ４００−１と接続された電池３００−１の放電は行われないようになる。一方、制御部６３０によって、スイッチ４００−２が閉じた（接続された）状態のままとされる。これにより、スイッチ４００−２と接続された電池３００−２の放電が続けられる。
その後、電圧計２１１−２によって測定された電池３００−２の電圧値が、記憶部６２０に記憶されている閾値と同じ値となるが、その場合も同様に電池３００−２の放電が停止される。
以上説明したように、互いに並列に接続された複数の電池を放電中、電池の残容量が劣化領域にさしかかる直前の値となった電池の放電を停止させることで、当該電池の劣化領域の通過を避けることができる。
なお、電池の残容量を算出する方法は、上述したものに限らない。例えば、図１〜５を用いて説明した（満充電容量）−（電流値）×（放電時間）を用いるものであっても良い。
このように、放電により、電池の残容量が劣化領域にかかった場合、その電池の放電を停止させることにより、劣化領域の通過を避けることができる。これにより、電池の長寿命化を実現することができる。これは、放電の制御対象として、劣化領域が顕著にみられるマンガン系正極のリチウムイオン電池を対象とした場合に特に効果を奏する。
なお、以上文章中または図面に用いた容量等の数値は、説明の便宜上、わかりやすい数値を用いたものであり、実際の数値と同じものとは限らない。
上述した放電制御装置１００，２００に設けられた各構成要素が行う処理は、目的に応じてそれぞれ作製された論理回路で行うようにしても良い。また、処理内容を記述したプログラムを放電制御装置１００，２００にて読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを放電制御装置１００，２００に読み込ませ、実行するものであっても良い。放電制御装置１００，２００にて読取可能な記録媒体とは、フロッピー（登録商標）ディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ、ＣＤなどの移設可能な記録媒体の他、放電制御装置１００，２００に内蔵されたＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリやＨＤＤ等を指す。この記録媒体に記録されたプログラムは、放電制御装置１００，２００に設けられたＣＰＵ（不図示）にて読み込まれ、ＣＰＵの制御によって、上述したものと同様の処理が行われる。ここで、ＣＰＵは、プログラムが記録された記録媒体から読み込まれたプログラムを実行するコンピュータとして動作するものである。
１００，２００，６００ 放電制御装置
１１０，２１０ 残容量算出部
１１１−１，１１１−２ 電流計
１１２ 満充電容量保持部
１１３ 計算部
１２０，２２０，６２０ 記憶部
１３０，２３０，６３０ 制御部
２１１−１，２１１−２ 電圧計
３００−１，３００−２ 電池
４００−１，４００−２ スイッチ
５００ 出力端子（正）
５０１ 出力端子（負）

Claims (17)

  1. 互いに並列に接続された、中間領域の中に劣化領域を含む複数の電池の放電を制御する放電制御装置であって、
    前記複数の電池の残りの容量である残容量それぞれを算出する残容量算出部と、
    前記複数の電池のうち、前記残容量算出部が算出した残容量が前記劣化領域の上限である第１の閾値と同じ値となった電池がある場合、該電池の残容量が前記劣化領域の下限である第２の閾値と同じ値となるまで、該電池を優先的に放電させる制御部とを有する放電制御装置。
  2. 請求項１に記載の放電制御装置において、
    前記制御部は、前記複数の電池のうち、前記残容量算出部が算出した残容量が前記第１の閾値と同じ値となった電池がある場合、該電池の残容量が前記第２の閾値と同じ値となるまで、該電池のみを放電させることを特徴とする放電制御装置。
  3. 請求項１に記載の放電制御装置において、
    前記残容量算出部は、前記電池から流れる電流と前記電池の放電開始からの時間とを測定し、該測定した電流と時間とを掛け合わせた値を前記電池の満充電時の容量から差し引いた値を前記残容量とすることを特徴とする放電制御装置。
  4. 請求項１に記載の放電制御装置において、
    前記残容量算出部は、前記電池の電圧を測定し、該測定した電圧を前記残容量とすることを特徴とする放電制御装置。
  5. 請求項１に記載の放電制御装置において、
    前記第１の閾値と前記第２の閾値とをあらかじめ記憶する記憶部を有し、
    前記制御部は、前記記憶部に記憶されている第１の閾値と第２の閾値とを読み出し、該第１の閾値および該第２の閾値と、前記残容量との比較を行うことを特徴とする放電制御装置。
  6. 請求項１に記載の放電制御装置において、
    前記制御部は、前記複数の電池それぞれと該電池が外部へ放電するための出力端子とを接続または切断するための複数のスイッチを開閉することで、前記複数の電池の放電と非放電とを制御することを特徴とする放電制御装置。
  7. 請求項１に記載の放電制御装置において、
    前記制御部は、前記複数の電池の残容量のいずれもが、前記第１の閾値から前記第２の閾値までの範囲外である場合、前記複数の電池にローテーション放電させることを特徴とする放電制御装置。
  8. 互いに並列に接続された、中間領域の中に劣化領域を含む複数の電池の放電を制御する放電制御方法であって、
    前記複数の電池の残りの容量である残容量それぞれを算出する算出ステップと、
    前記複数の電池のうち、前記算出した残容量が前記劣化領域の上限である第１の閾値と同じ値となった電池がある場合、該電池の残容量が前記劣化領域の下限である第２の閾値と同じ値となるまで、該電池を優先的に放電させるステップとを行う放電制御方法。
  9. 請求項８に記載の放電制御方法において、
    前記複数の電池のうち、前記算出した残容量が前記第１の閾値と同じ値となった電池がある場合、該電池の残容量が前記第２の閾値と同じ値となるまで、該電池のみを放電させるステップを行う放電制御方法。
  10. 請求項８に記載の放電制御方法において、
    前記算出ステップは、前記電池から流れる電流と前記電池の放電開始からの時間とを測定し、該測定した電流と時間とを掛け合わせた値を前記電池の満充電時の容量から差し引いた値を前記残容量とすることを特徴とする放電制御方法。
  11. 請求項８に記載の放電制御方法において、
    前記算出ステップは、前記電池の電圧を測定し、該測定した電圧を前記残容量とすることを特徴とする放電制御方法。
  12. 請求項８に記載の放電制御方法において、
    前記複数の電池の残容量のいずれもが、前記第１の閾値から前記第２の閾値までの範囲外である場合、前記複数の電池にローテーション放電させるステップを行うことを特徴とする放電制御方法。
  13. 互いに並列に接続された、中間領域の中に劣化領域を含む複数の電池の放電を制御する装置に、
    前記複数の電池の残りの容量である残容量それぞれを算出する算出手順と、
    前記複数の電池のうち、前記算出した残容量が前記劣化領域の上限である第１の閾値と同じ値となった電池がある場合、該電池の残容量が前記劣化領域の下限である第２の閾値と同じ値となるまで、該電池を優先的に放電させる手順とを実行させるためのプログラム。
  14. 請求項１３に記載のプログラムにおいて、
    前記複数の電池のうち、前記算出した残容量が前記第１の閾値と同じ値となった電池がある場合、該電池の残容量が前記第２の閾値と同じ値となるまで、該電池のみを放電させる手順とを実行させるためのプログラム。
  15. 請求項１３に記載のプログラムにおいて、
    前記算出手順は、前記電池から流れる電流と前記電池の放電開始からの時間とを測定し、該測定した電流と時間とを掛け合わせた値を前記電池の満充電時の容量から差し引いた値を前記残容量とすることを特徴とするプログラム。
  16. 請求項１３に記載のプログラムにおいて、
    前記算出手順は、前記電池の電圧を測定し、該測定した電圧を前記残容量とすることを特徴とするプログラム。
  17. 請求項１３に記載のプログラムにおいて、
    前記複数の電池の残容量のいずれもが、前記第１の閾値から前記第２の閾値までの範囲外である場合、前記複数の電池にローテーション放電させる手順を実行させるためのプログラム。
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