JP4767766B2

JP4767766B2 - 電池管理システム及び電池管理方法

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Publication number: JP4767766B2
Application number: JP2006169062A
Authority: JP
Inventors: 敏雄松島
Original assignee: NTT Facilities Inc
Current assignee: NTT Facilities Inc
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2026-06-19
Also published as: JP2007336782A

Description

本発明は、電池管理システム及び電池管理方法、特に、並列に接続された複数の電池の放電を制御するための電池管理システム及び電池管理方法に関する。

従来から複数の二次電池を直列に接続した組電池が知られている。この組電池を構成する二次電池としては、例えば、リチウムイオン電池や鉛電池が用いられている。
図８は、二次電池としてリチウムイオン電池を直列に複数接続した組電池の電圧と、二次電池として鉛電池を直列に複数接続した組電池の電圧の関係を示す図である。リチウムイオン電池には電圧が４．１（Ｖ）のものや４．２（Ｖ）のものがある。また、鉛電池には電圧が２．２３（Ｖ）のものや２．２７（Ｖ）のものがある。

図８に示すように、４．１（Ｖ）のリチウムイオン電池を直列に１３個接続することにより組電池を構成した場合にはその組電池の電圧は５３．３（Ｖ）となり、４．１（Ｖ）のリチウムイオン電池を直列に１２個接続することにより組電池を構成した場合にはその組電池の電圧は４９．２（Ｖ）となる。また、４．２（Ｖ）のリチウムイオン電池を直列に１３個接続することにより組電池を構成した場合にはその組電池の電圧は５４．６（Ｖ）となり、４．２（Ｖ）のリチウムイオン電池を直列に１２個接続することにより組電池を構成した場合にはその組電池の電圧は５０．４（Ｖ）となる。

また、２．２３（Ｖ）の鉛電池を直列に２４個接続することにより組電池を構成した場合にはその組電池の電圧は５３．５２（Ｖ）となり、２．２３（Ｖ）の鉛電池を直列に２３個接続することにより組電池を構成した場合にはその組電池の電圧は５１．２９（Ｖ）となる。また、２．２７（Ｖ）の鉛電池を直列に２４個接続することにより組電池を構成した場合にはその組電池の電圧は５４．４８（Ｖ）となり、２．２７（Ｖ）の鉛電池を直列に２３個接続することにより組電池を構成した場合にはその組電池の電圧は５２．２１（Ｖ）となる。

このように異なる種類又は電圧の二次電池を用いて組電池を用いた電池管理システムとして特許文献１に記載にされている技術が知られている。この技術では、分流器の出力に鉛電池とリチウムイオン電池を並列に接続しており、最初にリチウムイオン電池の充電を行い、その後、鉛電池の充電を行っている。
特開２００３−１３４６８９号公報

整流器に負荷とバックアップ用の鉛電池が接続されている従来技術では、電池の増設が必要にも拘わらず十分な領域が無い場合、小型であるリチウムイオン電池の使用が考えられるが、増設用のリチウムイオン電池と鉛電池の維持充電電圧とが異なるため、両者の電池を並列に接続して接続することができないという問題があった。つまり、電圧の異なる２つの電池を並列に接続した状態で負荷等に電力を供給すると、電圧の高い方の電池から電圧の低い方の電池に電流が流れ、電圧の低い方の電池が故障等を起こす可能性があるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、並列に接続された電圧の異なる電池により放電する場合であっても各電池が故障等を起こすことを防ぐことができる電池管理システム及び電池管理方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、電流の供給を受けて直流電流を供給する直流電源、第１の電池、第２の電池、および前記第１の電池の充電手段を有する電池管理システムにおいて、前記第１の電池と、前記第１の電池に並列に接続される前記充電手段と、前記第１の電池と前記充電手段とが並列に接続される回路に対して直列に接続される第１のスイッチと、によって第１の電池回路を形成し、前記第２の電池と、前記第２の電池に並列に接続される前記直流電源と、によって第２の電池回路を形成し、前記第１の電池回路と、前記第２の電池回路とは、並列に接続されており、前記第１の電池回路と前記第２の電池とを並列に接続する経路に第２のスイッチが配置されており、前記電池管理システムは、前記第１の電池の電圧と前記第２の電池の電圧とを計測する電圧計測手段と、前記第１の電池の電圧と前記第２の電池の電圧が同じか否かについて判定する判定手段と、前記直流電源への電流の供給の有無を判定し、判定結果に基づいて前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの開閉を制御する放電制御手段と、を備え、前記放電制御手段は、前記直流電源への電流の供給無しと判定し、かつ、前記判定手段が前記第１の電池と前記第２の電池の電圧が同じであると判定した場合には、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチを閉じた状態として前記第１の電池と前記第２の電池とを同時に放電させ、一方、前記直流電源への電流の供給無しと判定し、かつ、前記判定手段が前記第１の電池と前記第２の電池の電圧が異なると判定した場合には、前記第１の電池の電圧が前記第２の電池の電圧よりも高いときは、前記第１のスイッチを閉じた状態かつ前記第２のスイッチを開いた状態として前記第１の電池を放電させ、前記第２の電池の電圧が前記第１の電池の電圧よりも高いときは、前記第２のスイッチを閉じた状態かつ前記第１のスイッチを開いた状態として前記第２の電池を放電させ、一方、前記直流電源への電流の供給有りと判定すると、前記第１のスイッチを開いた状態とし、前記第２のスイッチを閉じた状態とすることを特徴とする電池管理システムである。

また、請求項２に記載の発明は、前記第２のスイッチと並列に接続され前記第１の電池から前記第２の電池に放電電流が流れるのを防ぐダイオードを備え、前記直流電源は、浮動充電を行う電源であり、前記放電制御手段は、前記直流電源への電流の供給有りと判定すると前記第１のスイッチを開いた状態とし、前記第２のスイッチを閉じた状態とすることを特徴とする請求項１に記載の電池管理システムである。

また、請求項３に記載の発明は、前記第１の電池は直列に接続された複数のリチウムイオン電池からなり、前記第２の電池は直列に接続された複数の鉛電池からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池管理システムである。

また、請求項４に記載の発明は、電流の供給を受けて直流電流を供給する直流電源、第１の電池、第２の電池、および前記第１の電池の充電手段を有し、前記第１の電池と、前記第１の電池に並列に接続される前記充電手段と、前記第１の電池と前記充電手段とが並列に接続される回路に対して直列に接続される第１のスイッチと、によって第１の電池回路を形成し、前記第２の電池と、前記第２の電池に並列に接続される前記直流電源と、によって第２の電池回路を形成し、前記第１の電池回路と、前記第２の電池回路とは、並列に接続されており、前記第１の電池回路と前記第２の電池とを並列に接続する経路に第２のスイッチが配置されている電池管理システムにおいて、前記第１の電池の電圧と、前記第２の電池の電圧とを電圧計測手段が計測する第１のステップと、第１の電池の電圧と第２の電池の電圧とが同じか否かについて判定手段が判定する第２のステップと、前記直流電源への電流の供給の有無を判定する第３のステップと、前記第３のステップで前記直流電源への電流の供給無しと判定し、かつ、前記第２のステップで前記第１の電池と前記第２の電池の電圧が同じであると判定した場合には、前記第１のスイッチ、および、前記第２のスイッチを閉じた状態として、前記第１の電池と前記第２の電池とを同時に放電させ、一方、前記第３のステップで前記直流電源への電流の供給無しと判定し、かつ、前記第２のステップで前記第１の電池と前記第２の電池の電圧が異なると判定した場合には、前記第１の電池の電圧が前記第２の電池の電圧よりも高いときは、前記第１のスイッチを閉じた状態かつ前記第２のスイッチを開いた状態として前記第１の電池を放電制御手段が放電させ、前記第２の電池の電圧が前記第１の電池の電圧よりも高いときは、前記第２のスイッチを閉じた状態かつ前記第１のスイッチを開いた状態として前記第２の電池を放電制御手段が放電させ、一方、前記第３のステップで前記直流電源への電流の供給有りと判定すると、放電制御手段が、前記第１のスイッチを開いた状態とし、前記第２のスイッチを閉じた状態とする第４のステップと、を実行することを特徴とする電池管理方法である。

本発明では、第１の電池と第２の電池の電圧が同じか否かについて判定手段により判定し、電圧が同じであると判定した場合には第１の電池と第２の電池とを同時に放電制御手段により放電させ、異なると判定した場合には第１の電池と第２の電池のうち電圧の高い方の電池を放電制御手段により放電させるようにした。
これにより、異なる電圧の電池が同時に放電することを防ぐことができるため、並列に接続された一方の電池から他方の電池に電流が流入することがなくなり、放電時に並列に接続された各電池が故障等を起こすことを防ぐことができる。

図１は、本発明の第１の実施形態による電池管理システム１１ａの構成を示すブロック図である。この電池管理システム１１ａは、組電池２（第２の電池）、直流電源３、負荷５、交流電源１２、電池管理装置１０ａを備えている。
組電池２は、複数の二次電池２ａ〜２ｎが直列に接続されることにより構成されている。ここでは、二次電池２ａ〜２ｎとして鉛電池を用いている。直流電源３は、交流電源１２から供給される交流電流を直流電流に変換して、組電池２、電池管理装置１０ａ、負荷５に供給する。
負荷５は、組電池１、組電池２、直流電流３から供給される直流電流を利用して負荷を駆動する。交流電源１２は、交流電流を直流電源３、制御部４に供給する。また、交流電源１２は、停電や故障により直流電源３、制御部４に交流電源を供給することができなくなった場合に、停電検出信号を制御部４に出力する。

電池管理装置１０ａは、組電池１（第１の電池）、制御部４（電圧計測手段、判定手段、放電制御手段、スイッチ制御手段）、電池専用充電器６、スイッチ７（第１のスイッチ）を備えている。
組電池１は、複数の二次電池１ａ〜１ｎが直列に接続されることにより構成されている。ここでは、二次電池１ａ〜１ｎとしてリチウムイオン電池を用いている。
制御部４は、組電池１及び組電池２の電圧を計測する。また、制御部４は、交流電源１２から停電検出信号を取得する。また、制御部４は、組電池１又は組電池２の電圧や停電検出信号に基づいて、スイッチ７に対してスイッチ開閉信号を出力する。また、制御部４は、組電池１が放電を終了する電圧である放電終了電圧を記憶している。制御部４としては、例えば、記憶手段を有するワンチップマイコンを用いる。
電池専用充電器６は、組電池１に直流電流を供給することにより組電池１を充電する。スイッチ７は、制御部４から出力されるスイッチ開閉信号に基づいてスイッチを開閉することにより、組電池１と、組電池２、直流電源３、負荷５とを電気的に接続又は切断する。

図２は、本発明の第１の実施形態による電池管理システム１１ａの処理を示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態では、複数のリチウムイオン電池が直列接続されている組電池１の電圧が、複数の鉛電池が直列接続されている組電池２の電圧よりも低く設定されている。
始めに、直流電源３により組電池１及び組電池２の充電を行う（ステップＳ１１）。また、制御部４は、停電検出信号を交流電源１２から受信しているか否かについて検出を行う（ステップＳ１１）。
そして、制御部４は、交流電源１２から停電検出信号を受信しているか否かに基づいて、交流電源１２に停電が発生しているか否かについて判定する（ステップＳ１２）。停電が発生していない場合には、ステップＳ１２で「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１１へ進む。一方、停電が発生している場合には、ステップＳ１２で「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ１３へ進む。

そして、制御部４は、スイッチ開閉信号をスイッチ７に出力してスイッチ７を開くことにより、リチウムイオン電池からなる組電池１よりも電圧が高い鉛電池からなる組電池２を放電させる（ステップＳ１３）。
また、制御部４は、鉛電池からなる組電池２の電圧と、リチウムイオン電池からなる組電池１の電圧とを組電池電圧値として計測する（ステップＳ１３）。そして、制御部４は、鉛電池からなる組電池２の電圧と、リチウムイオン電池からなる組電池１の電圧とが同じであるか否かについて、ステップＳ１３で計測した組電池電圧値に基づいて判定する（ステップＳ１４）。組電池１と組電池２の電圧が異なる場合には、ステップＳ１４で「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１３へ進む。一方、組電池１と組電池２の電圧が同じ場合には、ステップＳ１４で「ＹＥＳ」と判定し、スイッチ開閉信号をスイッチ７に出力することによりスイッチ７を閉じる（ステップＳ１５）。

そして、制御部４は、鉛電池からなる組電池２の放電を継続するとともに、スイッチ開閉信号をスイッチ７に出力してスイッチ７を閉じることにより、リチウムイオン電池からなる組電池１を放電させる（ステップＳ１６）。
また、制御部４は、鉛電池からなる組電池２の電圧と、リチウムイオン電池からなる組電池１の電圧とを組電池電圧値として計測する（ステップＳ１６）。

そして、制御部４は、リチウムイオン電池からなる組電池１の電圧が、組電池１の放電終了電圧まで低下したか否かについて判定する（ステップＳ１７）。組電池１の電圧が放電終了電圧まで低下していない場合には、ステップＳ１７で「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１９へ進む。一方、組電池１の電圧が放電終了電圧まで低下している場合には、ステップＳ１７で「ＹＥＳ」と判定し、スイッチ開閉信号をスイッチ７に出力してスイッチ７を開くことにより、リチウムイオン電池からなる組電池１の放電を終了する（ステップＳ１８）。

そして、制御部４は、交流電源１２から停電検出信号を検出しなくなったか否かに基づいて、交流電源１２の停電が終了したか否かについて判定する（ステップＳ１９）。交流電源１２の停電が終了していない場合には、ステップＳ１９で「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１６へ進む。一方、交流電源１２の停電が終了している場合には、ステップＳ１９で「ＹＥＳ」と判定し、スイッチ開閉信号を出力することによりスイッチ７を開放する（ステップＳ２０）。これにより、組電池１は電池専用充電器６により充電され、組電池２は直流電源３により充電される。そして、ステップＳ１１へ進む。

図３は、本発明の第１の実施形態による電池管理システムを用いた場合の組電池１と組電池２の電圧の変化の一例を示すグラフである。図３において、横軸は時間を示しており、縦軸は電圧を示している。また、曲線ｇ_１１は、鉛電池からなる組電池２の電圧の変化を示している。また、曲線ｇ_２１は、リチウムイオン電池からなる組電池１の電圧の変化を示している。

時刻ｔ_１０〜ｔ_１１の時間帯ｋ_１１では、直流電源３から供給される直流電流を利用して、組電池１と組電池２の充電が行われる（図２のステップＳ１１）。鉛電池からなる組電池２の電圧は、組電池２の維持充電電圧Ｖ_２１まで充電される。また、リチウムイオン電池からなる組電池１の電圧は、組電池１の維持充電電圧Ｖ_１１まで充電される。
時刻ｔ_１１において交流電源１２に停電が発生すると、制御部４は時刻ｔ_１１〜ｔ_１２の時間帯ｋ_１２において、組電池１よりも電圧が高い組電池２を放電させることにより負荷５に電力を供給する（図２のステップＳ１３）。これにより、組電池２の電圧は時間が経過するに従い低下する。

時刻ｔ_１２において、組電池１と組電池２の電圧が同じになると、制御部４はスイッチ７を閉じることにより、リチウムイオン電池からなる組電池１の放電を開始する。これにより、時刻ｔ_１２〜ｔ_１３の時間帯ｋ_１３では、組電池１と組電池２の双方から負荷５に直流電流が供給される（図２のステップＳ１６）。これにより、組電池１及び組電池２の電圧は時間が経過するに従い低下する。この際、組電池１と組電池２の電圧が同じであるため、一方の組電池１（又は組電池２）から他方の組電池２（又は組電池１）に電流が流入することを防ぐことができる。

時刻ｔ_１３において交流電源１２の停電が復旧すると、時刻ｔ_１３〜ｔ_１６の時間帯ｋ_１４〜ｋ_１６では、直流電源３から供給される直流電流を利用して、組電池１と組電池２の充電が行われる（図２のステップＳ１１）。この間、時刻ｔ_１４では、リチウムイオン電池からなる組電池１が、組電池１の維持充電電圧Ｖ_１１に達するため、組電池１の充電方式を定電圧方式に切り替える。また、時刻ｔ_１５では、鉛電池からなる組電池２が、組電池２の維持充電電圧Ｖ_２１に達するため、組電池２の充電方式を定電圧方式に切り替える。
これにより、組電池２の電圧は、時間帯ｋ_１４、ｋ_１５では上昇し、時間帯ｋ_１６では一定となる。また、組電池１の電圧は、時間帯ｋ_１４では上昇し、時間帯ｋ_１５、ｋ_１６では一定となる。

上述したように、本発明の第１の実施形態による電池管理システム１１ａによれば、リチウムイオン電池からなる組電池１と、鉛電池からなり組電池１に並列に接続される組電池２の両方を用いて負荷に電力を供給する場合に、初期状態で電圧の高い組電池２から初期状態で電圧の低い組電池１に電流が流入することがないため、組電池１が故障等を起こすことを防ぐことができる。

次に、本発明の第２の実施形態による電池管理システム１１ｂについて説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態による電池管理システム１１ｂの構成を示すブロック図である。本実施形態による電池管理システム１１ｂの構成が、電池管理システム１１ａの構成（図１）と同じ部分については、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
本発明の第２の実施形態では、複数のリチウムイオン電池が直列接続されている組電池１の電圧が、複数の鉛電池が直列接続されている組電池２の電圧よりも高く設定されている。

本発明の第２の実施形態では、組電池２と制御部４との間に、スイッチ８（第２のスイッチ）とダイオード９が並列に接続された回路が設置されている点において、第１の実施形態と相違する。
スイッチ８は、制御部４から出力されるスイッチ開閉信号に基づいてスイッチを開閉することにより、組電池２や直流電源３と、電池管理装置１０ｂとを電気的に接続又は切断する。
ダイオード９は、電流を一方向のみ通過させる素子であり、電圧の高い組電池１から電圧の低い組電池２に電流が流入することを防ぐために設けられている。
なお、本実施形態の制御部４は、第１の実施形態による制御部４の機能に加えて、組電池１又は組電池２の電圧や停電検出信号に基づいて、スイッチ８に対してスイッチ開閉信号を出力する。

図５は、本発明の第２の実施形態による電池管理システム１１ｂの処理を示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態では、複数のリチウムイオン電池が直列接続されている組電池１の電圧が、複数の鉛電池が直列接続されている組電池２の電圧よりも高く設定されている。
始めに、直流電源３により組電池１及び組電池２の充電を行う（ステップＳ３１）。また、制御部４は、停電検出信号を交流電源１２から受信しているか否かについて検出を行う（ステップＳ３１）。

そして、制御部４は、交流電源１２から停電検出信号を受信しているか否かに基づいて、交流電源１２に停電が発生しているか否かについて判定する（ステップＳ３２）。停電が発生していない場合には、ステップＳ３２で「ＮＯ」と判定し、ステップＳ３１へ進む。一方、停電が発生している場合には、ステップＳ３２で「ＹＥＳ」と判定し、制御部４はスイッチ開閉信号をスイッチ７に出力することによりスイッチ７を閉じるとともに、スイッチ開閉信号をスイッチ８に出力することによりスイッチ８を開く（ステップＳ３３）。

これにより、鉛電池からなる組電池２よりも電圧が高いリチウムイオン電池からなる組電池１を放電させる（ステップＳ３４）。
また、制御部４は、鉛電池からなる組電池２の電圧と、リチウムイオン電池からなる組電池１の電圧とを組電池電圧値として計測する（ステップＳ３４）。
そして、制御部４は、鉛電池からなる組電池２の電圧と、リチウムイオン電池からなる組電池１の電圧とが同じであるか否かについて判定する（ステップＳ３５）。組電池１と組電池２の電圧が異なる場合には、ステップＳ３５で「ＮＯ」と判定し、ステップＳ３４へ進む。一方、組電池１と組電池２の電圧が同じ場合には、ステップＳ３５で「ＹＥＳ」と判定し、スイッチ開閉信号をスイッチ８に出力することによりスイッチ８を閉じる（ステップＳ３６）。これにより、鉛電池からなる組電池２の放電が開始される。

これにより、リチウムイオン電池からなる組電池１と鉛電池からなる組電池２の双方から放電が行なわれる（ステップＳ３７）。
また、制御部４は、鉛電池からなる組電池２の電圧と、リチウムイオン電池からなる組電池１の電圧とを組電池電圧値として計測する（ステップＳ３７）。
そして、制御部４は、リチウムイオン電池からなる組電池１の電圧が、組電池１の放電終了電圧まで低下したか否かについて判定する（ステップＳ３８）。組電池１の電圧が放電終了電圧まで低下していない場合には、ステップＳ３８で「ＮＯ」と判定し、ステップＳ４０へ進む。一方、組電池１の電圧が放電終了電圧まで低下している場合には、ステップＳ３８で「ＹＥＳ」と判定し、スイッチ開閉信号をスイッチ７に出力してスイッチ７を開くことにより、リチウムイオン電池からなる組電池１の放電を終了する（ステップＳ３９）。

そして、制御部４は、交流電源１２から停電検出信号を検出しなくなったか否かに基づいて、交流電源１２の停電が終了したか否かについて判定する（ステップＳ４０）。交流電源１２の停電が終了していない場合には、ステップＳ４０で「ＮＯ」と判定し、ステップＳ３７へ進む。一方、交流電源１２の停電が終了している場合には、ステップＳ４０で「ＹＥＳ」と判定し、スイッチ開閉信号を出力することによりスイッチ７を開くとともにスイッチ８を閉じる（ステップＳ４１）。これにより、組電池１は電池専用充電器６により充電され、組電池２は直流電源３により充電される。そして、ステップＳ３１へ進む。

図６は、本発明の第２の実施形態による電池管理システムを用いた場合の組電池１と組電池２の電圧の変化の一例を示すグラフである。図６において、横軸は時間を示しており、縦軸は電圧を示している。また、曲線ｇ_１２は、鉛電池からなる組電池２の電圧の変化を示している。また、曲線ｇ_２２は、リチウムイオン電池からなる組電池１の電圧の変化を示している。
時刻ｔ_２０〜ｔ_２１の時間帯ｋ_２１では、直流電源３から供給される直流電流を利用して、組電池１と組電池２の充電が行われる（図５のステップＳ３１）。鉛電池からなる組電池２の電圧は、組電池２の維持充電電圧Ｖ_２２まで充電される。また、リチウムイオン電池からなる組電池１の電圧は、組電池１の維持充電電圧Ｖ_１２まで充電される。

時刻ｔ_２１において交流電源１２に停電が発生すると、制御部４は時刻ｔ_２１〜ｔ_２２の時間帯ｋ_２２において、組電池２よりも電圧が高い組電池１を放電させることにより負荷５に電力を供給する（図５のステップＳ３４）。これにより、組電池１の電圧は時間が経過するに従い低下する。
時刻ｔ_２２において、組電池１と組電池２の電圧が同じになると、制御部４はスイッチ８を閉じることにより、鉛電池からなる組電池２の放電を開始する。これにより、時刻ｔ_２２〜ｔ_２３の時間帯ｋ_２３では、組電池１と組電池２の双方から負荷５に直流電流が供給される（図５のステップＳ３７）。これにより、組電池１及び組電池２の電圧は時間が経過するに従い低下する。この際、組電池１と組電池２の電圧が同じであるため、一方の組電池１（又は組電池２）から他方の組電池２（又は組電池１）に電流が流入することを防ぐことができる。

時刻ｔ_２３において交流電源１２の停電が復旧すると、時刻ｔ_２３〜ｔ_２６の時間帯ｋ_２４〜ｋ_２６では、直流電源３から供給される直流電流を利用して、組電池１と組電池２の充電が行われる（図５のステップＳ３１）。この間、時刻ｔ_２５では、リチウムイオン電池からなる組電池１が、組電池１の維持充電電圧Ｖ_１２に達するため、組電池１の充電方式を定電圧方式に切り替える。また、時刻ｔ_２４では、鉛電池からなる組電池２が、組電池２の維持充電電圧Ｖ_２２に達するため、組電池２の充電方式を定電圧方式に切り替える。
これにより、組電池２の電圧は、時間帯ｋ_２４では上昇し、時間帯ｋ_２５、ｋ_２６では一定となる。また、組電池１の電圧は、時間帯ｋ_２４、ｋ_２５では上昇し、時間帯ｋ_２６では一定となる。

上述したように、本発明の第２の実施形態による電池管理システム１１ｂによれば、リチウムイオン電池からなる組電池１と、鉛電池からなり組電池１に並列に接続される組電池２の両方を用いて負荷に電力を供給する場合に、初期状態で電圧の高い組電池２から初期状態で電圧の低い組電池１に電流が流入することがないため、組電池１が故障等を起こすことを防ぐことができる。
更に、組電池１と組電池２との間に、スイッチ８とダイオード９を並列接続した回路を設置し、リチウムイオン電池からなる組電池１の電圧が鉛電池からなる組電池２の電圧よりも高い場合にはスイッチ８を開き、組電池１の電圧が組電池２の電圧よりも低い場合にはスイッチ８を閉じるようにしたので、電圧の高い組電池１から電圧の低い組電池２に電流が流入することを確実に防ぐことができる。

次に、本発明の第３の実施形態による電池管理システム１１ｃについて説明する。
図７は、本発明の第３の実施形態による電池管理システム１１ｃの構成を示すブロック図である。本実施形態による電池管理システム１１ｃの構成が、電池管理システム１１ｂの構成（図４）と同じ部分については、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
本発明の第３の実施形態では、二次電池２ａ〜２ｎのそれぞれに電圧調整回路１３ａ〜１３ｎが並列に接続されている点において、第２の実施形態と相違する。
電圧調整回路１３ａ〜１３ｎは、二次電池２ａ〜２ｎに充電時の電流を流入させるか、バイパス回路を経由させて二次電池２ａ〜２ｎに電流を流入させないかについて制御する。
制御部４は、各二次電池２ａ〜２ｎの電圧を計測し、計測した電圧が、二次電池が充電できる最大の電圧である最大充電電圧に達している場合には、電圧調整回路１３ａ〜１３ｎを制御することにより、二次電池に流入する電流をバイパス回路に流すように制御する。

上述したように、本発明の第３の実施形態による電池管理システム１１ｃによれば、第２の実施形態により得られる効果に加えて、組電池１を構成する二次電池２ａ〜２ｎが過充電されることにより、二次電池２ａ〜２ｎが破損することを防ぐことができる。

上述した第１〜第３の実施形態によれば、電池の容量・重量が大きい鉛電池を用いて負荷に電力を供給している場合であって更に負荷に電力を供給する必要がある場合であっても、同種類・動電圧の鉛電池を増設する必要はなく、小スペース・低荷重のリチウムイオン電池を増設することにより電力の供給を増加させることができる。

なお、上述した第１〜第３の実施形態では、直列に接続された複数の二次電池１ａ〜１ｎ（又は２ａ〜２ｎ）により組電池１（又は組電池２）が構成される場合について説明したが、１つの二次電池により構成してもよい。
また、上述した第１〜第３の実施形態では、二次電池１がリチウムイオン電池であり二次電池２が鉛電池である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、その他の電池（二次電池ではない電池も含む）を用いてもよい。
また、上述した第１〜第３の実施形態では、組電池１及び組電池２として異なる種類の組電池を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、同じ種類の組電池を用いてもよい。

なお、以上説明した実施形態において、図１、図４、図７の制御部４の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより電池管理装置１０ａ〜１０ｃの制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明の第１の実施形態による電池管理システム１１ａの構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態による電池管理システム１１ａの処理を示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態による電池管理システムを用いた場合の組電池１と組電池２の電圧の変化の一例を示すグラフである。本発明の第２の実施形態による電池管理システム１１ｂの構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施形態による電池管理システム１１ｂの処理を示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態による電池管理システムを用いた場合の組電池１と組電池２の電圧の変化の一例を示すグラフである。本発明の第３の実施形態による電池管理システム１１ｃの構成を示すブロック図である。二次電池としてリチウムイオン電池を直列に複数接続した組電池の電圧と、二次電池として鉛電池を直列に複数接続した組電池の電圧の関係を示す図である。

符号の説明

１・・・組電池、１ａ〜１ｎ・・・二次電池、２・・・組電池、２ａ〜２ｎ・・・二次電池、３・・・直流電源、４・・・制御部、５・・・負荷、６・・・電池専用充電器、７・・・スイッチ、８・・・スイッチ、９・・・ダイオード、１０ａ〜１０ｃ・・・電池管理装置、１１ａ〜１１ｃ・・・電池管理システム、１２・・・交流電源、１３ａ〜１３ｎ・・・電圧調整回路

Claims

電流の供給を受けて直流電流を供給する直流電源、第１の電池、第２の電池、および前記第１の電池の充電手段を有する電池管理システムにおいて、
前記第１の電池と、
前記第１の電池に並列に接続される前記充電手段と、
前記第１の電池と前記充電手段とが並列に接続される回路に対して直列に接続される第１のスイッチと、
によって第１の電池回路を形成し、
前記第２の電池と、
前記第２の電池に並列に接続される前記直流電源と、
によって第２の電池回路を形成し、
前記第１の電池回路と、前記第２の電池回路とは、並列に接続されており、前記第１の電池回路と前記第２の電池とを並列に接続する経路に第２のスイッチが配置されており、
前記電池管理システムは、
前記第１の電池の電圧と前記第２の電池の電圧とを計測する電圧計測手段と、
前記第１の電池の電圧と前記第２の電池の電圧が同じか否かについて判定する判定手段と、
前記直流電源への電流の供給の有無を判定し、判定結果に基づいて前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの開閉を制御する放電制御手段と、
を備え、
前記放電制御手段は、前記直流電源への電流の供給無しと判定し、かつ、前記判定手段が前記第１の電池と前記第２の電池の電圧が同じであると判定した場合には、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチを閉じた状態として前記第１の電池と前記第２の電池とを同時に放電させ、一方、前記直流電源への電流の供給無しと判定し、かつ、前記判定手段が前記第１の電池と前記第２の電池の電圧が異なると判定した場合には、前記第１の電池の電圧が前記第２の電池の電圧よりも高いときは、前記第１のスイッチを閉じた状態かつ前記第２のスイッチを開いた状態として前記第１の電池を放電させ、前記第２の電池の電圧が前記第１の電池の電圧よりも高いときは、前記第２のスイッチを閉じた状態かつ前記第１のスイッチを開いた状態として前記第２の電池を放電させ、一方、前記直流電源への電流の供給有りと判定すると、前記第１のスイッチを開いた状態とし、前記第２のスイッチを閉じた状態とすることを特徴とする電池管理システム。
前記第２のスイッチと並列に接続され前記第１の電池から前記第２の電池に放電電流が流れるのを防ぐダイオードを備え、
前記直流電源は、浮動充電を行う電源であり、
前記放電制御手段は、前記直流電源への電流の供給有りと判定すると前記第１のスイッチを開いた状態とし、前記第２のスイッチを閉じた状態とする
ことを特徴とする請求項１に記載の電池管理システム。
前記第１の電池は直列に接続された複数のリチウムイオン電池からなり、
前記第２の電池は直列に接続された複数の鉛電池からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池管理システム。
電流の供給を受けて直流電流を供給する直流電源、第１の電池、第２の電池、および前記第１の電池の充電手段を有し、前記第１の電池と、前記第１の電池に並列に接続される前記充電手段と、前記第１の電池と前記充電手段とが並列に接続される回路に対して直列に接続される第１のスイッチと、によって第１の電池回路を形成し、前記第２の電池と、前記第２の電池に並列に接続される前記直流電源と、によって第２の電池回路を形成し、前記第１の電池回路と、前記第２の電池回路とは、並列に接続されており、前記第１の電池回路と前記第２の電池とを並列に接続する経路に第２のスイッチが配置されている電池管理システムにおいて、
前記第１の電池の電圧と、前記第２の電池の電圧とを電圧計測手段が計測する第１のステップと、
第１の電池の電圧と第２の電池の電圧とが同じか否かについて判定手段が判定する第２のステップと、
前記直流電源への電流の供給の有無を判定する第３のステップと、
前記第３のステップで前記直流電源への電流の供給無しと判定し、かつ、前記第２のステップで前記第１の電池と前記第２の電池の電圧が同じであると判定した場合には、前記第１のスイッチ、および、前記第２のスイッチを閉じた状態として、前記第１の電池と前記第２の電池とを同時に放電させ、一方、前記第３のステップで前記直流電源への電流の供給無しと判定し、かつ、前記第２のステップで前記第１の電池と前記第２の電池の電圧が異なると判定した場合には、前記第１の電池の電圧が前記第２の電池の電圧よりも高いときは、前記第１のスイッチを閉じた状態かつ前記第２のスイッチを開いた状態として前記第１の電池を放電制御手段が放電させ、前記第２の電池の電圧が前記第１の電池の電圧よりも高いときは、前記第２のスイッチを閉じた状態かつ前記第１のスイッチを開いた状態として前記第２の電池を放電制御手段が放電させ、一方、前記第３のステップで前記直流電源への電流の供給有りと判定すると、放電制御手段が、前記第１のスイッチを開いた状態とし、前記第２のスイッチを閉じた状態とする第４のステップと、
を実行することを特徴とする電池管理方法。