JP6427743B2 - 蓄電池ユニット、過電流制御方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、過電流による回路破壊を防止する蓄電池ユニット、過電流制御方法およびプログラムに関する。

二次電池の応用分野の一つとして、電力貯蔵システムや電気自動車用の電源システムのような大電力を供給するための電源がある。特に、リチウムイオン二次電池は、他の二次電池に較べてエネルギー密度及び入出力密度が高く、且つサイクル寿命が長いという特徴を生かし、このような分野への応用が期待されている。

大電力を供給するための電源への応用においては、二次電池は、複数のセル（単電池）で構成される組電池（電池モジュールや、モジュール電池などとも呼ばれる）として運用される。こうした大電力を供給する組電池としては、複数のセルを直列に接続してなる直列セル群の並列構成が好適であると考えられる。これは、組電池としての電圧は直列に接続するセルの数により最適化がし易く、組電池としての容量は並列に接続するセル（直列セル群）の数により最適化がし易いためである。

直列セル群の並列構成では、各直列セル群に流れる電流は、必ずしも均等にはならない。例えば、各直列セル群に流れる電流には、セルの性能（劣化挙動を含む）の個体差によって差が生じ得る。製造上、セルの性能の個体差を完全になくすことはできない。また、各セルの周囲温度により、直列セルの各組に流れる電流には差が生じ得る。アプリケーションによっては、セルの配置や日射状況などのセルの周囲環境によるセルの周囲温度の違いが顕在化し得る。組電池が収められる筐体の環境温度を空調などで制御するとしても、システム規模が大きい場合には、セルの環境温度を均一に制御することは難しい。

そのため、直列セル群の並列構成を採用する組電池について、各直列セル群に流れる電流の制御を、システムの信頼性を確保しながら低コストで実現するための技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、複数の蓄電池の間で順次電圧均等化処理を行うときに、大多数の蓄電池の間の電圧均等化処理が済んで、ごく一部の蓄電池がまだ電圧均等化処理が済んでいない状態で、その電圧均等化処理が済んでいない蓄電池の電圧均等化処理を行うときに問題が生じることがある。例えば、既に電圧均等化処理が済んでいる蓄電池と、まだ電圧均等化処理が済んでいない蓄電池との間に電位差があると、電圧均等化処理を行うためにこれらをそのまま接続すると、その電位差のために、蓄電池間で電流が流れる。特に、まだ電圧均等化処理が済んでいない蓄電池の数が少ないと、その少ない数の蓄電池に電流が集中し、予期せぬ過大電流となることがある。

そのため、複数の蓄電池制御単位を並列接続する際の電位差をなくす処理を適切に行うことができる蓄電池集合体制御システムが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

さらに、複数の蓄電池が並列配置されるときに上記の方法で電圧均等化を行うと、１つの蓄電池と１つの蓄電池との間で電位差を補償するときと、多数の蓄電池と１つの蓄電池との間で電位差を補償するときとで、充放電電流が異なってくる。その理由は、蓄電池の内部抵抗等のためである。このように、蓄電池の数に関わらず一律に電圧均等化処理を行うと不都合が生じる。例えば、蓄電池を相互接続する閾値電位差を小さく設定すると、全ての蓄電池の電圧が揃うまで長時間を要することになってしまう。また、例えば、蓄電池を相互接続する閾値電位差を大きく設定すると、最後の方に接続される蓄電池に過大な電流が流れるおそれがある。

そのため、電圧均等化が行われる蓄電池の数を考慮して電圧均等化処理を適切に実行することができる蓄電池集合体制御システムが知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１０−２９０１５号公報 特開２０１２−２０５４１０号公報 特開２０１２−２０５３８４号公報

上記のように、組電池を採用する場合には、組電池を構成する各電池間の電流や電圧に留意することが重要であるが、これらの対応を行ったとしても、上記の文献はもとより、今まで、触れられてこなかった問題がある。

具体的には、電力供給線に並列に接続された組電池のうち、少なくとも、１つ以上の組電池をメンテナンス等のために脱着し、再度、電力供給線に接続する場合に、過電流が発生し、回路素子の破壊が生じる場合がある。また、電力供給源がダウンしているときに、組電池を電力供給線に接続した場合に、電力供給線と接地間に存在する浮遊容量に大きな電流が流れ、蓄電池ユニットを構成する回路素子の破壊が生じる場合がある。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、組電池を電力供給線に並列に接続したシステムにおいて、組電池を電力供給線に接続する場合に発生する過電流を効果的に防止する蓄電池ユニット、過電流制御方法およびプログラムを提供することを目的とする。

本発明者は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。

（１）本発明は、電力供給線に接続可能な複数の蓄電池ユニットであって、複数の蓄電池セルで構成される蓄電池セル群と、前記電力供給線と蓄電池セル群との間に設けられ、前記電力供給線と前記蓄電池セル群との間での電流をコントロールするためのスイッチング手段と、前記スイッチング手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする蓄電池ユニットを提案している。

（２）本発明は、（１）の蓄電池ユニットについて、前記電力供給線の電位を検出する第１の検出手段と、前記蓄電池セル群の電位を検出する第２の検出手段と、を備え、前記スイッチング手段が、通常経路と保護用抵抗を設けたことで前記通常経路より抵抗値が高い抵抗経路とを切り替えるとともに、前記電力供給線に接続されたときに、前記制御手段が、前記第１の検出手段と第２の検出手段とから検出された電位差が予め定めた所定の電位差になるまで、前記スイッチング手段を制御して前記抵抗経路を介して、前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続することを特徴とする蓄電池ユニットを提案している。

（３）本発明は、（１）の蓄電池ユニットについて、前記電力供給線の電位を検出する第１の検出手段と、前記蓄電池セル群の電位を検出する第２の検出手段と、を備え、前記スイッチング手段が、通常経路と第１の保護用抵抗を設けたことで前記通常経路より抵抗値が高い第１の抵抗経路と該第１の保護用抵抗よりも高抵抗の第２の保護用抵抗を設けた第２の抵抗経路とを切り替えるとともに、前記電力供給線に接続されたときに、前記制御手段が、前記第１の検出手段と第２の検出手段とから検出された電位差が予め定めた第１の電位差になるまで、前記スイッチング手段を制御して前記第２の抵抗経路を介して、前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続し、前記検出された電位差が前記第１の電位差より小さな予め定めた第２の電位差になるまで、前記スイッチング手段を制御して前記第１の抵抗経路を介して、前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続することを特徴とする蓄電池ユニットを提案している。

（４）本発明は、（１）の蓄電池ユニットについて、前記電力供給線の電位を検出する第１の検出手段と、前記蓄電池セル群の電位を検出する第２の検出手段と、を備え、前記スイッチング手段が、通常経路と保護用抵抗を設けたことで前記通常経路より抵抗値が高い抵抗経路とを切り替えるとともに、電力供給源が供給停止の場合に、前記制御手段が、前記第１の検出手段と第２の検出手段とから検出された電位差が予め定めた所定の電位差になるまで、前記スイッチング手段を制御して前記抵抗経路を介して、前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続することを特徴とする蓄電池ユニットを提案している。

（５）本発明は、電力供給線に接続可能であり、複数の蓄電池から構成される蓄電池セル群と、スイッチング手段と、制御手段と、を備えた複数の蓄電池ユニットにおける過電流制御方法であって、前記蓄電池ユニットを前記電力供給線に接続したときに、前記制御手段が、前記電力供給線の電位を検出する第１のステップと、前記蓄電池セル群の電位を検出する第２のステップと、前記スイッチング手段が、通常経路と保護用抵抗を設けたことで前記通常経路より抵抗値が高い抵抗経路とを切り替えるとともに、前記電力供給線に接続されたときに、前記第１のステップと第２のステップとから検出された電位差が予め定めた所定の電位差になるまで、前記スイッチング手段を制御して前記抵抗経路を介して、前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続する第３のステップと、前記第１のステップと第２のステップとから検出された電位差が予め定めた所定の電位差以下になったときに、前記スイッチング手段を制御して前記通常経路を介して、前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続する第４のステップと、を備えたことを特徴とする過電流制御方法を提案している。

（６）本発明は、電力供給線に接続可能であり、複数の蓄電池から構成される蓄電池セル群と、スイッチング手段と、制御手段と、を備えた複数の蓄電池ユニットにおける過電流制御方法であって、前記蓄電池ユニットを前記電力供給線に接続したときに、前記制御手段が、前記電力供給線の電位を検出する第１のステップと、前記蓄電池セル群の電位を検出する第２のステップと、前記スイッチング手段が、通常経路と第１の保護用抵抗を設けたことで前記通常経路より抵抗値が高い第１の抵抗経路と該第１の保護用抵抗よりも高抵抗の第２の保護用抵抗を設けた第２の抵抗経路と通常経路とを切り替えるとともに、前記電力供給線に接続されたときに、前記制御手段が、前記第１のステップと第２のステップとから検出された電位差が予め定めた第１の電位差になるまで、前記スイッチング手段を制御して前記第２の抵抗経路を介して、前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続する第３のステップと、前記検出された電位差が前記第１の電位差より小さな予め定めた第２の電位差になるまで、前記スイッチング手段を制御して前記第１の抵抗経路を介して、前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続する第４のステップと、を備えたことを特徴とする過電流制御方法を提案している。

（７）本発明は、電力供給線に接続可能であり、複数の蓄電池から構成される蓄電池セル群と、スイッチング手段と、制御手段と、を備えた複数の蓄電池ユニットにおける過電流制御方法であって、前記蓄電池ユニットを電力供給源が供給停止の場合に、前記電力供給線に接続したときに、前記制御手段が、前記電力供給線の電位を検出する第１のステップと、前記蓄電池セル群の電位を検出する第２のステップと、前記スイッチング手段が、通常経路と保護用抵抗を設けたことで前記通常経路より抵抗値が高い抵抗経路とを切り替えるとともに、前記第１のステップと第２のステップとから検出された電位差が予め定めた所定の電位差になるまで、前記スイッチング手段を制御して前記抵抗経路を介して、前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続する第３のステップと、を備えたことを特徴とする過電流制御方法を提案している。

（８）本発明は、電力供給線に接続可能であり、複数の蓄電池から構成される蓄電池セル群と、スイッチング手段と、制御手段と、を備えた複数の蓄電池ユニットにおける過電流制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記蓄電池ユニットを前記電力供給線に接続したときに、前記制御手段が、前記電力供給線の電位を検出する第１のステップと、前記蓄電池セル群の電位を検出する第２のステップと、前記スイッチング手段が、通常経路と保護用抵抗を設けたことで前記通常経路より抵抗値が高い抵抗経路とを切り替えるとともに、前記電力供給線に接続されたときに、前記第１のステップと第２のステップとから検出された電位差が予め定めた所定の電位差になるまで、前記スイッチング手段を制御して前記抵抗経路を介して、前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続する第３のステップと、前記第１のステップと第２のステップとから検出された電位差が予め定めた所定の電位差以下になったときに、前記スイッチング手段を制御して前記通常経路を介して、前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続する第４のステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。

（９）本発明は、電力供給線に接続可能であり、複数の蓄電池から構成される蓄電池セル群と、スイッチング手段と、制御手段と、を備えた複数の蓄電池ユニットにおける過電流制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記蓄電池ユニットを前記電力供給線に接続したときに、前記制御手段が、前記電力供給線の電位を検出する第１のステップと、前記蓄電池セル群の電位を検出する第２のステップと、前記スイッチング手段が、通常経路と第１の保護用抵抗を設けたことで前記通常経路より抵抗値が高い第１の抵抗経路と該第１の保護用抵抗よりも高抵抗の第２の保護用抵抗を設けた第２の抵抗経路と通常経路とを切り替えるとともに、前記電力供給線に接続されたときに、前記制御手段が、前記第１のステップと第２のステップとから検出された電位差が予め定めた第１の電位差になるまで、前記スイッチング手段を制御して前記第２の抵抗経路を介して、前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続する第３のステップと、前記検出された電位差が前記第１の電位差より小さな予め定めた第２の電位差になるまで、前記スイッチング手段を制御して前記第１の抵抗経路を介して、前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続する第４のステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。

（１０）本発明は、電力供給線に接続可能であり、複数の蓄電池から構成される蓄電池セル群と、スイッチング手段と、制御手段と、を備えた複数の蓄電池ユニットにおける過電流制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記蓄電池ユニットを電力供給源が供給停止の場合に、前記電力供給線に接続したときに、前記制御手段が、前記電力供給線の電位を検出する第１のステップと、前記蓄電池セル群の電位を検出する第２のステップと、前記スイッチング手段が、通常経路と保護用抵抗を設けたことで前記通常経路より抵抗値が高い抵抗経路とを切り替えるとともに、前記第１のステップと第２のステップとから検出された電位差が予め定めた所定の電位差になるまで、前記スイッチング手段を制御して前記抵抗経路を介して、前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続する第３のステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。

本発明によれば、過電流による回路素子の破壊を防止しつつ、蓄電池ユニットを電力供給線に任意に接続することができるという効果がある。

本発明の第１の実施形態に係る蓄電池ユニットが用いられる蓄電池システムの構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る蓄電池ユニットの構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る蓄電池ユニット内の制御部の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る蓄電池ユニットの処理を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る蓄電池ユニットの構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る蓄電池ユニット内の制御部の構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る蓄電池ユニットの処理を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る蓄電池ユニットが用いられる蓄電池システムの構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る蓄電池ユニットの構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る蓄電池ユニット内の制御部の構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る蓄電池ユニットの処理を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

＜第１の実施形態＞
図１から図４を用いて、本発明の第１の実施形態について説明する。

＜蓄電池システムの構成＞
本実施形態に係る蓄電池ユニットが用いられる蓄電池システムは、図１に示すように、電力供給源１１０と、整流器１２０と、蓄電池ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄと、負荷１５０（例えば、ＤＣ負荷やインバーターなどの電力変換装置など）と、電力供給線とから構成されている。

電力供給源１１０は、商用電源や太陽光パネル等の自然エネルギーによるものでもよく、負荷１５０に電力を供給するとともに、蓄電池ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄに電力を供給する。整流器１２０は、負荷１５０や蓄電池ユニット１３０Ａ〜１３０ＤにＤＣ電力を供給するために、電力供給源１１０におけるＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。

蓄電池ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄは、電力供給源１１０からの電力供給が停止した場合や電力供給量が負荷１５０において必要とされる電力量に満たない場合に、バックアップ電源として、負荷１５０に電力を供給する。なお、蓄電池ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄの詳細については、後述する。

＜蓄電池ユニットの構成＞
本実施形態に係る蓄電池ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄの各々は、図２に示すように、スイッチング素子１３１、１３２と、抵抗経路１３３と、通常経路１３４と、制御部１３５と、蓄電池セル群１３６とから構成されている。なお、本実施形態は、電力供給線に並列に接続された蓄電池ユニットのうち、少なくとも、１つ以上の蓄電池ユニットをメンテナンス等のために脱着し、再度、電力供給線に接続する場合を想定したものである。

スイッチング素子１３１、１３２は、後述する制御部１３５からの制御信号により、電力供給線と蓄電池セル群１３６との接続経路を抵抗経路１３３あるいは通常経路１３４に切り替える。なお、スイッチング素子１３１、１３２としては、例えば、リレー、パワーＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｇａｔｅｄ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を使用してもよい。

また、スイッチング素子１３１、１３２としてパワーＭＯＳＦＥＴが使用される場合は、このパワーＭＯＳＦＥＴのゲートに電流制御信号を供給することにより、スイッチング素子１３１、１３２に流れる電流値を変化させることも考えられる。つまり、電流制御信号の電圧レベル（すなわち、パワーＭＯＳＦＥＴのゲート電圧）適切に制御することによって、電流値を制御することも可能である。

抵抗経路１３３は、電流制限抵抗を備えた経路であり、抵抗の抵抗値は、電流の制御量に応じて適宜選択可能である。通常経路１３４は、電流制限抵抗を有しない通常の接続経路である。このように、抵抗経路１３３は抵抗素子を設けている分、通常経路１３４に比べて抵抗値が高く、通常経路１３４より過大電流や過大電圧に対しそれぞれ電流制限や電圧降下を奏するものとなっている。

制御部１３５は、電力供給線の電位と蓄電池セル群の電位を検出し、電力供給線に接続されたときに、検出された２つの電圧値の電位差が予め定めた所定の電位差になるまで、スイッチング素子１３１、１３２を制御して抵抗経路１３３を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続する。なお、詳細の構成については、後述する。

蓄電池セル群１３６は、蓄電池、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等であり、これらを複数直列に接続したものである。蓄電池セル群１３６は、負荷１５０における必要電力に対応した電圧と電流とを得るために構成されるものであるため、蓄電池セル群１３６を構成する単位蓄電池の数、単位蓄電池を組み合わせた蓄電池パックの数等は、システムの仕様に応じ適宜なものとできる。

＜制御部の構成＞
本実施形態に係る制御部１３５は、図３に示すように、セル群電圧検出部１３５１と、電力供給線電圧検出部１３５２と、電位差検出部１３５３と、比較部１３５４と、記憶部１３５５と、スイッチング素子制御部１３５６とから構成されている。

セル群電圧検出部１３５１は、蓄電池セル群１３６と接続されて蓄電池セル群１３６の電圧値を検出する。電力供給線電圧検出部１３５２は、電力供給線と接続されて電力供給線の電圧値を検出する。電位差検出部１３５３は、セル群電圧検出部１３５１と電力供給線電圧検出部１３５２とに接続されてセル群電圧検出部１３５１が検出した電圧値と電力供給線電圧検出部１３５２が検出した電圧値との電位差を検出する。

比較部１３５４は、電位差検出部１３５３と記憶部１３５５とスイッチング素子制御部１３５６とに接続されて電位差検出部１３５３が検出した電位差と記憶部１３５５に格納されている予め定めた所定の電位差とを比較し、その比較結果信号をスイッチング素子制御部１３５６に出力する。スイッチング素子制御部１３５６は、電位差が予め定めた所定の電位差になるまで、スイッチング素子１３１にゲート信号を出力して、スイッチング素子１３１をＯＮさせることにより、抵抗経路１３３を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続し、電位差が予め定めた所定の電位差以下になったときに、スイッチング素子１３２にゲート信号を出力して、スイッチング素子１３２をＯＮさせることにより、通常経路１３４を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続させる。

＜蓄電池ユニットの処理＞
図４を用いて、本実施形態に係る蓄電池ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄの各々の処理について説明する。

蓄電池ユニットの電源が未投入の状態では、スイッチング素子１３１、１３２を全てＯＦＦとしている。

電力供給線と接続される蓄電池ユニットの外部端子（図２におけるスイッチング素子１３１及びスイッチング素子１３２それぞれの一端と接続される外部端子Ａ）は図示せぬ抵抗値の大きいプルダウン抵抗を介して端子Ｂ（図２における蓄電池セル群１３６の最下端の蓄電池セルＬＩＢ５の負極側）と接続されている。端子Ｂは基準となる電位（コモン電位）に設定されている。そのため、蓄電池ユニットが電力供給線に接続されていない時にはスイッチング素子の電力供給線側（外部端子Ａ）の電位レベルはコモン電位レベルとなっている。

一方、蓄電池ユニットが電力供給線に接続されている時にはスイッチング素子の電力供給線側（端子Ａ）の電位レベルは電力供給線と同じ電位レベルとなっている。なお、スイッチング素子の蓄電池セル群１３６側（図２における端子Ｃ）の電位レベルは電力供給線への接続状態に関わらず、蓄電池セルの電池電圧の電位レベルになっている。

この電位差を利用し、蓄電池ユニットに電源が投入されると、制御部１３５により各スイッチング素子の動作チェックを行う。この動作チェックは、例えば、スイッチング素子の両端（外部端子Ａ側と端子Ｃ側）の電位差の測定を、スイッチング素子をＯＦＦとした時とＯＮとした時のそれぞれで行う。スイッチング素子がＯＦＦの時とＯＮの時とでスイッチング素子の両端の電位差に変化が生じなければ、スイッチング素子の両端が短絡していたり、スイッチング素子をＯＮにしても導通しない状態であると考えられる。

この場合、制御部１３５はスイッチング素子に異常があると判断して、異常を通知する警報を発するあるいは、異常処理を行うための信号を生成して、図示せぬ異常処理部にその信号を送る。一方、スイッチング素子がＯＦＦの時とＯＮの時とでスイッチング素子の両端の電位差に変化が生ずればスイッチング素子は正常と判断される。

電源投入時のスイッチング素子の動作チェックが終了すると、先ずスイッチング素子１３１をＯＮとし、スイッチング素子１３２はＯＦＦのままとする。これは、安全を考慮してこのような制御としている。

例えば、蓄電池ユニットが電力供給線に未接続の状態においては、蓄電池ユニットにおける外部端子Ａに外部から誤って電位を有するものが外部端子Ａと電気的に接続されてしまった場合に、不測の過電流が流れることが予想される。あるいは、蓄電池ユニットを電力供給線に接続した直後に電力供給線上に存在する浮遊容量へ不測の充電電流が流れ出ることも予想される。

このような事象での過電流に対して蓄電池ユニットを構成する回路素子の破壊を抑えるためにスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を上述のように制御している。このため、過電流が生じたとしても抵抗値の高い抵抗経路１３３を介して受けるようにすることで内部の回路素子等の破壊を防止できる。以上のスイッチング素子の動作チェックで正常と判断された蓄電池ユニットに電力供給線を接続したときの動作について、以下に説明する。

制御部１３５は、蓄電池ユニットを電力供給線に接続したときに、電力供給線電圧検出部１３５２により、電力供給線の電位を検出し（ステップＳ１１０）、セル群電圧検出部１３５１により、蓄電池セル群の電位を検出して（ステップＳ１２０）、さらに、電位差検出部１３５３により、セル群電圧検出部１３５１が検出した電圧値と電力供給線電圧検出部１３５２が検出した電圧値との電位差を検出する（ステップＳ１３０）。

次いで、比較部１３５４は、電位差検出部１３５３が検出した電位差と記憶部１３５５に格納されている予め定めた所定の電位差とを比較し、その比較結果信号をスイッチング素子制御部１３５６に出力する。

そして、スイッチング素子制御部１３５６は、電位差が予め定めた所定の電位差になるまで、スイッチング素子１３１にゲート信号を出力して、スイッチング素子１３１をＯＮさせることにより、抵抗経路１３３を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続し（ステップＳ１４０）、電位差が予め定めた所定の電位差以下になったときに、スイッチング素子１３２にゲート信号を出力して、スイッチング素子１３２をＯＮさせることにより、通常経路１３４を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続させる（ステップＳ１５０）。

以上、説明したように、本実施形態によれば、電力供給線に並列に接続された蓄電池ユニットのうち、少なくとも、１つ以上の蓄電池ユニットをメンテナンス等のために脱着し、再度、電力供給線に接続する場合においても、過電流による回路素子の破壊を防止しつつ、蓄電池ユニットを電力供給線に任意に接続することができる。

＜第２の実施形態＞
図５から図７を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。

＜蓄電池ユニットの構成＞
本実施形態に係る蓄電池ユニットは、図５に示すように、スイッチング素子１３１、１３２、１３７と、第１の抵抗経路１３３と、通常経路１３４と、制御部１３９と、蓄電池セル群１３６と、第２の抵抗経路１３８とから構成されている。

なお、本実施形態は、電力供給線に並列に接続された蓄電池ユニット（図１における１３０Ａ〜１３０Ｄ）のうち、少なくとも、１つ以上の蓄電池ユニットをメンテナンス等のために脱着し、再度、電力供給線に接続する場合を想定したものであり、第１の実施形態と比べて、抵抗値が異なる２つの抵抗経路を備えることにより、過電流を防止するとともに、短時間で、電位差が平衡状態になることを意図したものである。なお、第１の実施形態と同一の符号を付す構成要素については、同様の機能を有することから、その詳細な説明は、省略する。

スイッチング素子１３７は、後述する制御部１３５からの制御信号により、電力供給線と蓄電池セル群１３６との接続経路を第１の抵抗経路１３３、第２の抵抗経路１３８あるいは通常経路１３４に切り替える。

第１の抵抗経路１３３と第２の抵抗経路１３８は、異なる電流制限抵抗を備えた経路であり、例えば、第２の抵抗経路１３８の抵抗値の方が第１の抵抗経路１３３の抵抗値よりも高く設定されている。

制御部１３９は、電力供給線の電位と蓄電池セル群の電位を検出し、電力供給線に接続されたときに、検出された２つの電圧値の電位差が予め定めた第１の電位差になるまで、スイッチング素子１３１、１３２、１３７を制御して第２の抵抗経路１３８を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続し、２つの電圧値の電位差が予め定めた第１の電位差以下になると、検出された２つの電圧値の電位差が予め定めた第２の電位差になるまで、スイッチング素子１３１、１３２、１３７を制御して第１の抵抗経路１３３を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続する。２つの電圧値の電位差が予め定めた第２の電位差以下になると、スイッチング素子１３１，１３２，１３７を制御して通常経路１３４を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続する。なお、詳細の構成については、後述する。

＜制御部の構成＞
本実施形態に係る制御部は、図６に示すように、セル群電圧検出部１３５１と、電力供給線電圧検出部１３５２と、電位差検出部１３５３と、比較部１３９１と、記憶部１３９２と、スイッチング素子制御部１３９３とから構成されている。

比較部１３９１は、電位差検出部１３５３が検出した電位差と記憶部１３９２に格納されている予め定めた第１の電位差とを比較し、その比較結果信号をスイッチング素子制御部１３９３に出力する。

スイッチング素子制御部１３９３は、電位差が予め定めた第１の電位差になるまで、スイッチング素子１３７にゲート信号を出力して、スイッチング素子１３７をＯＮさせることにより、第２の抵抗経路１３８を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続する。次に、スイッチング素子制御部１３９３は、電位差が予め定めた第１の電位差以下になると、スイッチング素子１３７をＯＦＦし、スイッチング素子１３１にゲート信号を出力して、スイッチング素子１３１をＯＮさせることにより、第１の抵抗経路１３３を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続する。そして、電位差が記憶部１３９２に格納されている予め定めた第２の電位差以下になったときに、スイッチング素子１３２にゲート信号を出力して、スイッチング素子１３２をＯＮさせることにより、通常経路１３４を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続させる。

＜蓄電池ユニットの処理＞
図７を用いて、本実施形態に係る蓄電池ユニットの処理について説明する。
蓄電池ユニットが電力供給線に接続されていない初期状態は、先に説明した第１の実施形態と同様に、スイッチング素子１３７がＯＮ、スイッチング素子１３１，１３２をＯＦＦとしてもっとも抵抗値の高い第２の抵抗経路１３８が選択された状態となっている。

制御部１３９は、蓄電池ユニットを電力供給線に接続したときに、電力供給線電圧検出部１３５２により、電力供給線の電位を検出し（ステップＳ２１０）、セル群電圧検出部１３５１により、蓄電池セル群１３６の電位を検出して（ステップＳ２２０）、さらに、電位差検出部１３５３により、セル群電圧検出部１３５１が検出した電圧値と電力供給線電圧検出部１３５２が検出した電圧値との電位差を検出する（ステップＳ２３０）。

次いで、比較部１３９１は、電位差検出部１３５３が検出した電位差と記憶部１３９２に格納されている予め定めた第１の電位差とを比較し、その比較結果信号をスイッチング素子制御部１３９３に出力する。

そして、スイッチング素子制御部１３９３は、電位差が予め定めた第１の電位差になるまで、スイッチング素子１３７にゲート信号を出力して、スイッチング素子１３７をＯＮさせることにより、第２の抵抗経路１３８を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続する（ステップＳ２４０）。

次に、スイッチング素子制御部１３９３は、電位差が予め定めた第１の電位差以下になると、スイッチング素子１３７をＯＦＦし、スイッチング素子１３１にゲート信号を出力して、スイッチング素子１３１をＯＮさせることにより、第１の抵抗経路１３３を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続する（ステップＳ２５０）。そして、電位差が第２の電位差以下になったときに、スイッチング素子１３２にゲート信号を出力して、スイッチング素子１３２をＯＮさせることにより、通常経路１３４を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続させる（ステップＳ２６０）。

以上、説明したように、通常経路の他に抵抗値の異なる第１の抵抗経路と第２の抵抗経路を並列に接続した構成としているため、メンテナンス、特に、蓄電池ユニットを交換する時に有効である。例えば、複数の蓄電池ユニットのうちの１つを交換する時に、既に電力供給線に接続されている蓄電池ユニット（既存蓄電池ユニット）は満充電されていて、交換により新たに接続される蓄電池ユニット（新蓄電池ユニット）はほとんど充電されていないことがある。この場合に、新蓄電池ユニットを電力供給線に接続した際に、充電量の違いに基づいて既存蓄電池ユニットと新蓄電池ユニットとの間で過電流が発生することとなる。このため、新蓄電池ユニットを電力供給線に接続した最初の頃は、第２の抵抗経路を介して新蓄電池ユニットと電力供給線とが接続されるものとしている。この後、新蓄電池ユニットは充電されていくが、抵抗値が大きい第２の充電経路のままであると充電に時間がかかることとなる。このため、電力供給線と新蓄電池ユニットとの電位差がある程度小さくなった時点で第２の抵抗経路から第１の抵抗経路に切り替えるようにすることで、充電時間を短くすることができる。よって、本実施形態によれば、電力供給線に並列に接続された蓄電池ユニットのうち、少なくとも、１つ以上の蓄電池ユニットをメンテナンス等のために脱着し、再度、電力供給線に接続する場合においても、過電流による回路素子の破壊を防止しつつ、かつ、短時間で、電位差が平衡状態になるように、蓄電池ユニットを電力供給線に任意に接続することができる。

＜第３の実施形態＞
図８から図１１を用いて、本発明の第３の実施形態について説明する。

＜蓄電池システムの構成＞
本実施形態に係る蓄電池ユニットが用いられる蓄電池システムは、図８に示すように、電力供給源１１０と、整流器１２０と、蓄電池ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄと、負荷１５０と、浮遊容量１６０と、電力供給線とから構成されている。なお、第１の実施形態と同一の符号を付す構成要素については、同様の機能を有することから、その詳細な説明は、省略する。ここで、浮遊容量１６０は、負荷１５０への電流供給が停止している際に、擬似的に存在する容量である。

＜蓄電池ユニットの構成＞
本実施形態に係る蓄電池ユニットは、図９に示すように、スイッチング素子１３１、１３２と、抵抗経路１３３と、通常経路１３４と、制御部１３５と、蓄電池セル群１３６とから構成されている。なお、本実施形態は、電力供給源１１０の電力供給が停止している場合に、電力供給線に並列に接続された蓄電池ユニットのうち、メンテナンス等のために脱着した少なくとも、１つ以上の蓄電池ユニットを再度、電力供給線に接続する場合を想定したものである。また、第１の実施形態と同一の符号を付す構成要素については、同様の機能を有することから、その詳細な説明は、省略する。

なお、上記のように、蓄電池ユニットを電力供給線に接続すると、蓄電池ユニットから浮遊容量に対して、過電流が発生する場合がある。そのため、以下に、詳述するように、本実施形態では、このような過電流の発生を防止する制御を行う。

＜制御部の構成＞
本実施形態に係る制御部は、図１０に示すように、セル群電圧検出部１３５１と、電力供給線電圧検出部１３５２と、電位差検出部１３５３と、比較部１３９４と、記憶部１３９５と、スイッチング素子制御部１３９６とから構成されている。

セル群電圧検出部１３５１は、蓄電池セル群１３６の電圧値を検出する。電力供給線電圧検出部１３５２は、電力供給線の電圧値を検出する。電位差検出部１３５３は、セル群電圧検出部１３５１が検出した電圧値と電力供給線電圧検出部１３５２が検出した電圧値との電位差を検出する。なお、制御部１３５は、電力供給線電圧検出部１３５２から取得した電圧値により、システムが電力供給源１１０からの電力供給停止になっている本モードになっていることを検出する。

比較部１３９４は、電位差検出部１３５３が検出した電位差と記憶部１３９５に格納されている予め定めた所定の電位差とを比較し、その比較結果信号をスイッチング素子制御部１３９６に出力する。スイッチング素子制御部１３９６は、電位差が予め定めた所定の電位差になるまで、スイッチング素子１３１にゲート信号を出力して、スイッチング素子１３１をＯＮさせることにより、抵抗経路１３３を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続し、電位差が予め定めた所定の電位差以下になったときに、スイッチング素子１３２にゲート信号を出力して、スイッチング素子１３２をＯＮさせることにより、通常経路１３４を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続させる。

＜蓄電池ユニットの処理＞
図１１を用いて、本実施形態に係る蓄電池ユニットの処理について説明する。
蓄電池ユニットが電力供給線に接続されていない初期状態は、先に説明した第１の実施形態と同様に、スイッチング素子１３２がＯＮ、スイッチング素子１３１をＯＦＦとして抵抗値の高い抵抗経路１３３が選択された状態となっている。

制御部１３５は、蓄電池ユニットを電力供給線に接続したときに、電力供給線電圧検出部１３５２により、電力供給線の電位を検出し（ステップＳ３１０）、セル群電圧検出部１３５１により、蓄電池セル群１３６の電位を検出して（ステップＳ３２０）、さらに、電位差検出部１３５３により、セル群電圧検出部１３５１が検出した電圧値と電力供給線電圧検出部１３５２が検出した電圧値との電位差を検出する（ステップＳ３３０）。

次いで、比較部１３９４は、電位差検出部１３５３が検出した電位差と記憶部１３９５に格納されている予め定めた所定の電位差とを比較し、その比較結果信号をスイッチング素子制御部１３９６に出力する。

そして、スイッチング素子制御部１３９６は、電位差が予め定めた所定の電位差になるまで、スイッチング素子１３１にゲート信号を出力して、スイッチング素子１３１をＯＮさせることにより、抵抗経路１３３を介して、蓄電池セル群１３６を電力供給線に接続する（ステップＳ３４０）。

以上、説明したように、本実施形態によれば、電力供給源１１０の電力供給が停止している場合に、電力供給線に並列に接続された蓄電池ユニットのうち、メンテナンス等のために脱着した少なくとも、１つ以上の蓄電池ユニットを再度、電力供給線に接続するときでも過電流による回路素子の破壊を防止しつつ、蓄電池ユニットを電力供給線に任意に接続することができる。

なお、蓄電池ユニットの処理をコンピュータシステムが読み取り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蓄電池ユニットに読み込ませ、実行することによって本発明の蓄電池ユニットを実現することができる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＯＳや周辺装置等のハードウェアを含む。

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ）システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

以上、この発明の実施形態につき、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。

１１０；電力供給源
１２０；整流器
１３０Ａ；蓄電池ユニット
１３０Ｂ；蓄電池ユニット
１３０Ｃ；蓄電池ユニット
１３０Ｄ；蓄電池ユニット
１３１；スイッチング素子
１３２；スイッチング素子
１３３；抵抗経路
１３４；通常経路
１３５；制御部
１３６；蓄電池セル群
１３７；スイッチング素子
１３８；第２の抵抗経路
１３９；制御部
１５０；負荷
１３５１；セル群電圧検出部
１３５２；電力供給線電圧検出部
１３５３；電位差検出部
１３５４；比較部
１３５５；記憶部
１３５６；スイッチング素子制御部
１３９１；比較部
１３９２；記憶部
１３９３；スイッチング素子制御部
１３９４；比較部
１３９５；記憶部
１３９６；スイッチング素子制御部

Claims (6)

1. 電力供給線に接続可能な複数の蓄電池ユニットにおける蓄電池ユニットであって、
   複数の蓄電池で構成される蓄電池セル群と、
   前記電力供給線に接続される外部端子と前記蓄電池セル群との間に設けられ、前記電力供給線と前記蓄電池セル群との間での電流の流れをコントロールするためのスイッチング手段と、
   前記スイッチング手段を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記外部端子の電位及び前記蓄電池セル群の電位を検出する電位検出手段と、
   前記電位検出手段が検出した前記外部端子の電位と前記蓄電池セル群の電位との間での電位差に応じて前記スイッチング手段により電流の流れをコントロールするための制御信号を出力するスイッチング制御手段と、
   を有し、
   前記スイッチング手段は、
   第１のスイッチを有する通常経路と、第２のスイッチと第１の保護用抵抗とを有する第１の抵抗経路と、第３のスイッチと前記第１の保護用抵抗よりも高抵抗の第２の保護用抵抗とを有する第２の抵抗経路と、を有し、前記第１から第３のスイッチは前記制御信号により導通状態が制御されるものであり、
   前記外部端子が電力供給線に接続されると、
   前記制御手段は、
   前記電位差が第１の電位差になるまでは、前記第２の抵抗経路を介して前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続するよう前記第３のスイッチを導通状態とする前記制御信号を前記スイッチング手段に出力し、
   前記電位差が前記第１の電位差以下で、前記第１の電位差より小さな第２の電位差になるまでは前記第１の抵抗経路を介して前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続するよう前記第２のスイッチを導通状態とする前記制御信号を前記スイッチング手段に出力し、
   前記電位差が前記第２の電位差以下では前記通常経路を介して前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続するよう前記第１のスイッチを導通状態とする前記制御信号を前記スイッチング手段に出力することを特徴とする蓄電池ユニット。
2. 前記外部端子が前記電力供給線に接続されていない状態では、前記制御手段は、前記第２の抵抗経路が選択された状態となるよう前記スイッチング手段へ前記制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載の蓄電池ユニット。
3. 複数の蓄電池で構成される蓄電池セル群と、外部端子と前記蓄電池セル群との間に設けられたスイッチング手段と、制御手段と、を備える電力供給線に接続可能な複数の蓄電池ユニットにおける蓄電池ユニットの過電流制御方法であって、
   前記スイッチング手段は、
   第１のスイッチを有する通常経路と、第２のスイッチと第１の保護用抵抗とを有する第１の抵抗経路と、第３のスイッチと前記第１の保護用抵抗よりも高抵抗の第２の保護用抵抗とを有する第２の抵抗経路と、を有し、前記第１から第３のスイッチは制御信号により導通状態が制御されるものであり、
   前記外部端子が電力供給線に接続される第１の工程と、
   前記制御手段は、
   電位差が第１の電位差になるまでは、前記第２の抵抗経路を介して前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続するよう前記第３のスイッチを導通状態とする前記制御信号を前記スイッチング手段に出力する第２の工程と、
   前記電位差が前記第１の電位差以下で、前記第１の電位差より小さな第２の電位差になるまでは前記第１の抵抗経路を介して前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続するよう前記第２のスイッチを導通状態とする前記制御信号を前記スイッチング手段に出力する第２３工程と、
   前記電位差が前記第２の電位差以下では前記通常経路を介して前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続するよう前記第１のスイッチを導通状態とする前記制御信号を前記スイッチング手段に出力する第４の工程と、
   を備えることを特徴とする過電流制御方法。
4. 前記外部端子が前記電力供給線に接続されていない状態では、前記制御手段は、前記第２の抵抗経路が選択された状態となるよう前記スイッチング手段へ前記制御信号を出力することを特徴とする請求項３記載の過電流制御方法。
5. 複数の蓄電池で構成される蓄電池セル群と、外部端子と前記蓄電池セル群との間に設けられたスイッチング手段と、制御手段と、を備える電力供給線に接続可能な複数の蓄電池ユニットにおける蓄電池ユニットの過電流制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記スイッチング手段は、
   第１のスイッチを有する通常経路と、第２のスイッチと第１の保護用抵抗とを有する第１の抵抗経路と、第３のスイッチと前記第１の保護用抵抗よりも高抵抗の第２の保護用抵抗とを有する第２の抵抗経路と、を有し、前記第１から第３のスイッチは制御信号により導通状態が制御されるものであり、
   前記外部端子が電力供給線に接続される第１の工程と、
   前記制御手段は、
   電位差が第１の電位差になるまでは、前記第２の抵抗経路を介して前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続するよう前記第３のスイッチを導通状態とする前記制御信号を前記スイッチング手段に出力する第２の工程と、
   前記電位差が前記第１の電位差以下で、前記第１の電位差より小さな第２の電位差になるまでは前記第１の抵抗経路を介して前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続するよう前記第２のスイッチを導通状態とする前記制御信号を前記スイッチング手段に出力する第３の工程と、
   前記電位差が前記第２の電位差以下では前記通常経路を介して前記蓄電池セル群を前記電力供給線に接続するよう前記第１のスイッチを導通状態とする前記制御信号を前記スイッチング手段に出力する第４の工程と、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。
6. 前記外部端子が前記電力供給線に接続されていない状態では、前記制御手段は、前記第２の抵抗経路が選択された状態となるよう前記スイッチング手段へ前記制御信号を出力することを特徴とする請求項５記載のプログラム。

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