充放電制御装置および充放電制御システム

【課題】複数のバッテリのそれぞれに充電や放電を個別に行わせる。
【解決手段】充放電制御装置は、充電回路と、放電回路と、制御部とを備える。制御部は、充電回路を介した蓄電部への充電の開始および停止ならびに放電回路を介した蓄電部からの放電の開始および停止を制御する。充放電制御装置は、蓄電部が充電状態にあるときに受け取った充電開始の指示および蓄電部が放電状態にあるときに受け取った放電開始の指示に対して、受け取った指示に対応する処理を実行した旨の応答を返す。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、充放電制御装置および充放電制御システムに関する。本開示は、特に、１以上のバッテリに対する個別の充電および個別の放電が制御自在とされた充放電制御装置および充放電制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオンバッテリに代表される二次電池が広く普及している。また、複数の二次電池に対する充電や放電を制御するための研究も盛んに行われている。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、蓄電手段が蓄電手段ブロック毎に並列に増設可能とされた電力変換装置が開示されている。また、例えば、下記の特許文献２には、蓄電手段が蓄電手段ブロック毎に直列に増設可能とされた電力変換装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０４６３４号公報
【特許文献２】特開２００３−０７０２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般的に、複数のバッテリの充電や放電を制御する制御装置の分野では、複数のバッテリのそれぞれに充電や放電を個別に行わせるような運用方法は想定されていない。例えば、複数のバッテリのうち、あるバッテリには充電を行わせながら、かつ別のバッテリに放電を行わせることは想定されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の好ましい実施態様は、
充放電制御装置が、充電回路と、放電回路と、制御部とを備える。
制御部は、充電回路を介した蓄電部への充電の開始および停止ならびに放電回路を介した蓄電部からの放電の開始および停止を制御する。
充放電制御装置は、蓄電部が充電状態にあるときに受け取った充電開始の指示および蓄電部が放電状態にあるときに受け取った放電開始の指示に対して、受け取った指示に対応する処理を実行した旨の応答を返す。
【０００７】
本開示の第２の好ましい実施態様は、
充放電制御システムが、第１の装置と、第２の装置とからなる。
第１の装置は、充電回路と、放電回路とを備える。
第２の装置は、１以上の第１の装置が着脱自在とされるとともに、１以上の第１の装置のそれぞれに対する、充電回路を介した蓄電部への充電の開始および停止ならびに放電回路を介した蓄電部からの放電の開始および停止の個別の指示を送出する。
第１の装置は、蓄電部が充電状態にあるときに受け取った充電開始の指示および蓄電部が放電状態にあるときに受け取った放電開始の指示に対して、受け取った指示に対応する処理を実行した旨の応答を返す。
【発明の効果】
【０００８】
少なくとも１つの実施例によれば、複数のバッテリのそれぞれに充電や放電を個別に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、コントロールユニットの構成例を示すブロック図である。
【図３】図３は、コントロールユニットの電源系統の構成例を示すブロック図である。
【図４】図４は、コントロールユニットにおける高圧入力電源回路の具体的な構成の一例を示す。
【図５】図５は、バッテリユニットの構成例を示すブロック図である。
【図６】図６は、バッテリユニットの電源系統の構成例を示すブロック図である。
【図７】図７は、バッテリユニットにおけるチャージャー回路の具体的な構成の一例を示す。
【図８】図８Ａは、太陽電池の電圧−電流特性を示すグラフである。図８Ｂは、ある曲線により太陽電池の電圧−電流特性が表される場合における、太陽電池の端子電圧と太陽電池の発電電力との関係を表したグラフ（Ｐ−Ｖ曲線）である。
【図９】図９Ａは、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線の変化に対する動作点の変化を説明するための図である。図９Ｂは、コントロールユニットおよび複数のバッテリユニットにより協調制御を行う制御システムの構成例を示すブロック図である。
【図１０】図１０Ａは、太陽電池に対する照度が減少した場合における、協調制御を行ったときの動作点の変化を説明するための図である。図１０Ｂは、太陽電池からみた負荷が増加した場合における、協調制御を行ったときの動作点の変化を説明するための図である。
【図１１】図１１Ａは、太陽電池に対する照度と太陽電池からみた負荷との両方が変化した場合における、協調制御を行ったときの動作点の変化を説明するための図である。図１１Ｂは、コントロールユニットと、複数のバッテリユニットの間の通信接続の構成例を示す。
【図１２】図１２Ａ〜図１２Ｄは、放電の優先順位と、バッテリユニットＢＵに対する放電の指示およびバッテリユニットＢＵからの放電との間の関係を説明するための略線図である。
【図１３】図１３Ａ〜図１３Ｄは、放電の優先順位と、バッテリユニットＢＵに対する放電の指示およびバッテリユニットＢＵからの放電との間の関係を説明するための略線図である。
【図１４】図１４は、充電の優先順位に基づいて、複数のバッテリユニットに充電の指示を与える場合の処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】図１５Ａおよび図１５Ｂは、充電の優先順位と、バッテリユニットＢＵに対する充電の指示およびバッテリユニットＢＵへの充電との間の関係を説明するための略線図である。
【図１６】図１６は、放電の優先順位に基づいて、複数のバッテリユニットに放電の指示を与える場合の処理の一例を示すフローチャートである。
【図１７】図１７Ａおよび図１７Ｂは、バッテリユニットＢＵにおける制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
＜１．一実施形態＞
＜２．変形例＞
なお、以下に説明する実施形態および変形例は、本開示の好適な具体例であり、これらの実施形態および変形例に限定されないものとする。
【００１１】
＜１．一実施形態＞
「システムの構成」
図１は、本開示における制御システムの構成の一例を示す。制御システムは、１または複数のコントロールユニットＣＵと、１または複数のバッテリユニットＢＵとから構成される。図１に例示する制御システム１は、１のコントロールユニットＣＵと、３個のバッテリユニットＢＵａ、ＢＵｂ、ＢＵｃとから構成される。以下の説明において、個々のバッテリユニットを区別する必要がないときは、バッテリユニットＢＵと適宜称する。
【００１２】
制御システム１では、複数のバッテリユニットＢＵを独立して制御することが可能とされている。さらに、複数のバッテリユニットＢＵはそれぞれ独立して、制御システム１に接続できる。例えば、バッテリユニットＢＵａおよびバッテリユニットＢＵｂが制御システム１に接続された状態で、新たにバッテリユニットＢＵｃを制御システム１に接続することができる。バッテリユニットＢＵａ〜バッテリユニットＢＵｃが制御システム１に接続された状態で、バッテリユニットＢＵｂのみを制御システム１から離脱することができる。
【００１３】
コントロールユニットＣＵとそれぞれのバッテリユニットＢＵとが、電力ラインによって接続されている。電力ラインは、例えば、コントロールユニットＣＵからバッテリユニットＢＵに電力が伝送される電力ラインＬ１と、バッテリユニットＢＵからコントロールユニットＣＵに電力が伝送される電力ラインＬ２とからなる。コントロールユニットＣＵとそれぞれのバッテリユニットＢＵとの間で、信号ラインＳＬを介した双方向の通信がなされる。通信は、例えば、ＳＭＢｕｓ(System Management Bus)やＵＡＲＴ(Universal asynchronous Receiver-Transmitter)などの仕様に準じた通信がなされる。
【００１４】
信号ラインＳＬは、１または複数のラインによって構成され、用途に応じて、使用されるラインが定義されている。信号ラインＳＬは共通化されており、信号ラインＳＬに対して各バッテリユニットＢＵが接続される。各バッテリユニットＢＵは、信号ラインＳＬを介して伝送される制御信号のヘッダ部を分析して、自己に対する制御信号か否かを判別する。制御信号のレベル等を適宜、設定することで、バッテリユニットＢＵに対するコマンドを伝送できる。バッテリユニットＢＵからコントロールユニットＣＵに対する応答は他のバッテリユニットＢＵにも伝送されるが、他のバッテリユニットＢＵは、応答が伝送されることに応じた動作をすることはない。なお、この例では、電力の伝送および通信が有線により行われるものとして説明するが、無線によって行われるようにしてもよい。
【００１５】
「コントロールユニットの構成の概要」
コントロールユニットＣＵは、高圧入力電源回路１１および低圧入力電源回路１２を含む構成とされる。コントロールユニットＣＵは、１または複数の第１の装置を有する。この例では、コントロールユニットＣＵは、２個の第１の装置を有し、高圧入力電源回路１１および低圧入力電源回路１２がそれぞれ第１の装置に対応している。なお、高圧および低圧という表現を使用しているが、高圧入力電源回路１１および低圧入力電源回路１２に入力される電圧が同じ入力範囲でもかまわない。高圧入力電源回路１１および低圧入力電源回路１２が受け入れることができる電圧の入力範囲が重複しても一向に構わない。
【００１６】
高圧入力電源回路１１および低圧入力電源回路１２に、環境に応じて発電する発電部によって生成された電圧が供給される。例えば、発電部は、太陽光や風力によって発電する装置である。一方で、この発電部は、自然環境に応じて発電する装置に限られない。例えば、発電部が人力によって発電する装置として構成されてもよい。このように、発電エネルギーが環境や状況に応じて変動する発電装置を想定しているが、変動しない物も受けいれることが可能である。そのため、図示しているように、ＡＣ電力の入力も行われるようになっている。なお、高圧入力電源回路１１および低圧入力電源回路１２には、同一の発電部または異なる発電部から電圧が供給される。そして、発電部によって生成される電圧が第１の電圧の一例とされる。
【００１７】
高圧入力電源回路１１には、例えば、太陽光発電によって生成された７５Ｖ（ボルト）〜１００Ｖ程度のＤＣ(Direct Current)電圧（Ｖ１０）が供給される。高圧入力電源回路１１に、１００Ｖ〜２５０Ｖ程度のＡＣ(Alternating Current)電圧が供給されてもよい。高圧入力電源回路１１は、太陽光発電から供給される電圧Ｖ１０の変動に応じて第２の電圧を生成する。例えば、電圧Ｖ１０が、高圧入力電源回路１１によって降圧されることで第２の電圧が生成される。第２の電圧は、例えば、４５〜４８Ｖの範囲内のＤＣ電圧である。
【００１８】
高圧入力電源回路１１は、電圧Ｖ１０が７５Ｖのときは、電圧Ｖ１０を４５Ｖに変換する。電圧Ｖ１０が１００Ｖのときは、電圧Ｖ１０を４８Ｖに変換する。電圧Ｖ１０が７５Ｖから１００Ｖの範囲を変化するのに応じて、高圧入力電源回路１１は、４５Ｖから４８Ｖの範囲で略リニアに変化させて、第２の電圧を生成する。高圧入力電源回路１１は、生成した第２の電圧を出力する。なお、変化率をリニアにせず、各種フィードバック回路を用いて、その出力をそのまま利用するようにしてもよい。
【００１９】
低圧入力電源回路１２には、例えば、風力発電や人力によって生成された１０Ｖ〜４０Ｖ程度の範囲のＤＣ電圧（Ｖ１１）が供給される。低圧入力電源回路１２は、高圧入力電源回路１１と同様に、電圧Ｖ１１の変動に応じて第２の電圧を生成する。低圧入力電源回路１２は、電圧Ｖ１１が１０Ｖ〜４０Ｖの範囲を変化することにともなって、電圧Ｖ１１を、例えば、４５Ｖ〜４８Ｖの範囲のＤＣ電圧に昇圧する。昇圧されたＤＣ電圧が低圧入力電源回路１２から出力される。
【００２０】
高圧入力電源回路１１および低圧入力電源回路１２からの出力電圧の両方もしくは一方が、バッテリユニットＢＵに供給される。図では、バッテリユニットＢＵに供給されるＤＣ電圧がＶ１２として示されている。上述したように、電圧Ｖ１２は、例えば、４５〜４８Ｖの範囲のＤＣ電圧である。電圧Ｖ１２によって、複数のバッテリユニットＢＵのうち全部または一部が充電される。なお、放電しているバッテリユニットＢＵに対しては、充電はなされない。
【００２１】
コントロールユニットＣＵに対して、パーソナルコンピュータが接続可能とされてもよい。例えば、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)によって、コントロールユニットＣＵとパーソナルコンピュータとが接続される。パーソナルコンピュータを使用して、コントロールユニットＣＵに対する制御がなされるようにしてもよい。
【００２２】
「バッテリユニットの構成の概要」
第２の装置の一例であるバッテリユニットの構成の概要について説明する。以下、バッテリユニットＢＵａを例にして説明するが、バッテリユニットＢＵｂおよびバッテリユニットＢＵｃは、特に断わらない限り同一の構成とされる。
【００２３】
バッテリユニットＢＵａは、チャージャー（充電）回路４１ａと、ディスチャージャー（放電）回路４２ａと、バッテリＢａとを含む構成とされる。他のバッテリユニットＢＵも同様に、チャージャー（充電）回路と、ディスチャージャー（放電）回路と、バッテリとを含む構成とされている。以下の説明において、個々のバッテリを区別する必要がないときは、バッテリＢと適宜称する。
【００２４】
チャージャー回路４１ａは、コントロールユニットＣＵから供給される電圧Ｖ１２をバッテリＢａに適応した電圧に変換する。変換された電圧に基づいて、バッテリＢａが充電される。なお、チャージャー回路４１ａは、電圧Ｖ１２の変動に応じて、バッテリＢａに対する充電レートを変化させる。
【００２５】
バッテリＢａから出力された電力がディスチャージャー回路４２ａに供給される。バッテリＢａからは、例えば、１２〜５５Ｖ程度の範囲のＤＣ電圧が出力される。ディスチャージャー回路４２ａによって、バッテリＢａから供給されたＤＣ電圧Ｖ１３に変換される。電圧Ｖ１３は、例えば、４８ＶのＤＣ電圧である。電圧Ｖ１３が、電力ラインＬ３を介して、ディスチャージャー回路４２ａからコントロールユニットＣＵに対して出力される。なお、バッテリＢａから出力されたＤＣ電圧が、ディスチャージャー回路４２ａを介さずに、外部機器に対して直接、供給されるようにしてもよい。
【００２６】
バッテリＢは、リチウムイオンバッテリ、オリビン型リン酸鉄リチウムイオンバッテリ、鉛バッテリなどである。各バッテリユニットＢＵのバッテリＢが異なるバッテリでもよい。例えば、バッテリユニットＢＵａのバッテリＢａおよびバッテリユニットＢＵｂのバッテリＢｂは、リチウムイオンバッテリで構成される。バッテリユニットＢＵｃのバッテリＢｃは、鉛バッテリで構成される。バッテリＢにおけるバッテリセルの個数および接続態様は適宜、変更可能である。複数のバッテリセルが直列または並列に接続されてもよい。複数のバッテリセルが直列に接続されたものが並列に接続されるようにしてもよい。
【００２７】
複数のバッテリユニットが放電するときは、負荷が軽い場合には、出力電圧が最も高い電圧が電圧Ｖ１３として電力ラインＬ２に供給される。負荷が重くなるにつれて、複数のバッテリユニットからの出力が合成され、合成された出力が電力ラインＬ２に供給される。電力ラインＬ２を介して、電圧Ｖ１３がコントロールユニットＣＵに供給される。電圧Ｖ１３がコントロールユニットＣＵの出力ポートから出力される。コントロールユニットＣＵに対しては、複数のバッテリユニットＢＵから分散して電力を供給することができる。このため、個々のバッテリユニットＢＵの負担を軽減することが可能となる。
【００２８】
例えば、以下のような使用形態が考えられる。バッテリユニットＢＵａから出力される電圧Ｖ１３がコントロールユニットＣＵを介して外部機器に供給される。バッテリユニットＢＵｂに対しては、コントロールユニットＣＵから電圧Ｖ１２が供給され、バッテリユニットＢＵｂのバッテリＢｂが充電される。バッテリユニットＢＵｃは、予備電源として使用される。例えば、バッテリユニットＢＵａの残容量が低下した際に、使用するバッテリユニットをバッテリユニットＢＵａからバッテリユニットＢＵｃに切り換える。バッテリユニットＢＵｃから出力された電圧Ｖ１３が外部機器に供給される。もちろん、上述した使用形態は一例であり、これに限定されることはない。
【００２９】
「コントロールユニットの内部構成」
図２は、コントロールユニットＣＵの内部構成の一例を示す。上述したように、コントロールユニットＣＵは、高圧入力電源回路１１および低圧入力電源回路１２を含む構成とされる。高圧入力電源回路１１は、ＡＣ入力をＤＣ出力に変換するＡＣ−ＤＣコンバータ１１ａと、電圧Ｖ１０を４５Ｖ〜４８Ｖの範囲のＤＣ電圧に降圧するＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂとを含む構成とされる。ＡＣ−ＤＣコンバータ１１ａおよびＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂの方式については、公知のものを適用できる。なお、高圧入力電源回路１１にＤＣ電圧のみが供給されるときは、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１ａがなくてもよい。
【００３０】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂの入力段および出力段のそれぞれに、電圧センサと、電子スイッチと、電流センサとが接続されている。図２および後述する図５では、電圧センサを四角で、電子スイッチを丸で、電流センサを斜線が付された丸で、それぞれ簡略化して示している。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂの入力段には、電圧センサ１１ｃと、電子スイッチ１１ｄと、電流センサ１１ｅとが接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂの出力段には、電流センサ１１ｆと、電子スイッチ１１ｇと、電圧センサ１１ｈとが接続されている。各センサによって得られるセンサ情報が後述するＣＰＵ(Central Processing Unit)１３に供給される。各電子スイッチのオン／オフがＣＰＵ１３によって制御される。
【００３１】
低圧入力電源回路１２は、電圧Ｖ１１を４５Ｖ〜４８Ｖの範囲のＤＣ電圧に昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａを含む構成とされる。低圧入力電源回路１２の入力段および出力段のそれぞれに、電圧センサと、電子スイッチと、電流センサとが接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａの入力段には、電圧センサ１２ｂと、電子スイッチ１２ｃと、電流センサ１２ｄとが接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａの出力段には、電流センサ１２ｅと、電子スイッチ１２ｆと、電圧センサ１２ｇとが接続されている。各センサによって得られるセンサ情報が後述するＣＰＵ１３に供給される。各スイッチのオン／オフがＣＰＵ１３よって制御される。
【００３２】
なお、図において、センサから延びる矢印が、センサ情報がＣＰＵ１３に供給されることを示している。電子スイッチに対する矢印は、電子スイッチに対してＣＰＵ１３による制御がなされることを示している。
【００３３】
高圧入力電源回路１１の出力電圧がダイオードを介して出力される。低圧入力電源回路１２の出力電圧がダイオードを介して出力される。高圧入力電源回路１１の出力電圧および低圧入力電源回路１２の出力電圧が合成され、合成された電圧Ｖ１２が電力ラインＬ１を介してバッテリユニットＢＵに出力される。バッテリユニットＢＵから供給された電圧Ｖ１３が、電力ラインＬ２を介してコントロールユニットＣＵに供給される。次に、コントロールユニットＣＵに供給された電圧Ｖ１３が、電力ラインＬ３を介して外部機器に供給される。なお、図において、外部機器に供給される電圧を電圧Ｖ１４として示している。
【００３４】
電力ラインＬ３がバッテリユニットＢＵと接続されてもよい。このような構成により、例えば、バッテリユニットＢＵａから出力された電力が、電力ラインＬ２を介してコントロールユニットＣＵに供給される。供給された電力が電力ラインＬ３を介してバッテリユニットＢＵｂに供給され、バッテリユニットＢＵｂを充電することができる。なお、図示は省略しているが、電力ラインＬ２を介してコントロールユニットＣＵに供給された電力が、電力ラインＬ１に供給されるようにしてもよい。
【００３５】
コントロールユニットＣＵは、ＣＰＵ１３を含む構成とされる。ＣＰＵ１３は、コントロールユニットＣＵの各部を制御する。例えば、高圧入力電源回路１１および低圧入力電源回路１２における電子スイッチをオン／オフする。さらに、ＣＰＵ１３は、各バッテリユニットＢＵに制御信号を供給する。ＣＰＵ１３は、例えば、バッテリユニットＢＵの電源をオンさせる制御信号や、充電または放電を指示する制御信号を、バッテリユニットＢＵに供給する。ＣＰＵ１３は、バッテリユニットＢＵ毎に異なる内容の制御信号を出力することができる。
【００３６】
ＣＰＵ１３は、バス１４を介してメモリ１５、Ｄ／Ａ(Digital to Analog)変換部１６、Ａ／Ｄ(Analog to Digital)変換部１７および温度センサ１８と接続されている。バス１４は、例えば、Ｉ²Ｃバスで構成される。メモリ１５は、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)などの不揮発性メモリにより構成される。Ｄ／Ａ変換部１６は、各種の処理で使用されるデジタル信号をアナログ信号に変換する。
【００３７】
ＣＰＵ１３には、電圧センサや電流センサにより測定されたセンサ情報が入力される。センサ情報は、Ａ／Ｄ変換部１７によってデジタル信号に変換された後に、ＣＰＵ１３に入力される。温度センサ１８は、環境温度を測定する。例えば、コントロールユニットＣＵ内部の温度や、コントロールユニットＣＵの周囲の温度を測定する。
【００３８】
ＣＰＵ１３が通信機能を有していてもよい。例えば、ＣＰＵ１３とパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１９との間で通信のやり取りがなされてもよい。パーソナルコンピュータに限らず、インターネットなどのネットワークに接続された機器とＣＰＵ１３との間で通信がなされるようにしてもよい。
【００３９】
「コントロールユニットの電源系統」
図３は、コントロールユニットＣＵの、主に電源系統に関する構成の一例を示す。高圧入力電源回路１１の出力段には、逆流防止用のダイオード２０が接続されている。低圧入力電源回路１２の出力段には、逆流防止用のダイオード２１が接続されている。ダイオード２０およびダイオード２１により、高圧入力電源回路１１および低圧入力電源回路１２がＯＲ接続される。高圧入力電源回路１１および低圧入力電源回路１２の出力が合成されてバッテリユニットＢＵに供給される。実際には、高圧入力電源回路１１および低圧入力電源回路１２の出力のうち、電圧が高い一方の出力がバッテリユニットＢＵに供給されるものの、負荷となるバッテリユニットＢＵの電力消費量に応じて、両方から電力が供給される状況にもなる。
【００４０】
コントロールユニットＣＵには、ユーザによって操作可能なメインスイッチＳＷ１が設けられている。メインスイッチＳＷ１がオンされることでＣＰＵ１３に電力が供給され、コントロールユニットＣＵが起動する。ＣＰＵ１３に、例えば、コントロールユニットＣＵに内蔵されるバッテリ２２から電力が供給される。バッテリ２２は、リチウムイオンバッテリなどの充電可能なバッテリである。バッテリ２２からのＤＣ電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ２３によって、ＣＰＵ１３が動作する電圧に変換される。変換された電圧がＣＰＵ１３の電源電圧として供給される。このように、コントロールユニットＣＵの起動時には、バッテリ２２が使用される。バッテリ２２に対する制御は、例えば、ＣＰＵ１３によってなされる。
【００４１】
高圧入力電源回路１１や低圧入力電源回路１２、あるいはバッテリユニットＢＵから供給される電力によってバッテリ２２を充電することができる。バッテリユニットＢＵから供給された電力がチャージャー回路２４に供給される。チャージャー回路２４は、ＤＣ−ＤＣコンバータを含む構成とされる。バッテリユニットＢＵから供給された電圧Ｖ１３がチャージャー回路２４によって所定のレベルのＤＣ電圧に変換される。変換されたＤＣ電圧がバッテリ２２に供給される。供給されたＤＣ電圧によってバッテリ２２が充電される。
【００４２】
なお、高圧入力電源回路１１や低圧入力電源回路１２、あるいはバッテリユニットＢＵから供給される電圧Ｖ１３によってＣＰＵ１３が動作するようにしてもよい。バッテリユニットＢＵから供給された電圧Ｖ１３がＤＣ−ＤＣコンバータ２５によって所定のレベルの電圧に変換される。変換された電圧が、電源電圧としてＣＰＵ１３に供給され、ＣＰＵ１３が動作する。
【００４３】
コントロールユニットＣＵが起動した後に、Ｖ１０およびＶ１１の少なくとも一方が入力されると電圧Ｖ１２が生成される。電圧Ｖ１２が、電力ラインＬ１を介してバッテリユニットＢＵに供給される。このとき、ＣＰＵ１３は、信号ラインＳＬを使用してバッテリユニットＢＵと通信を行う。この通信によって、ＣＰＵ１３は、バッテリユニットＢＵに対して起動および放電を指示する制御信号を出力する。そして、ＣＰＵ１３は、スイッチＳＷ２をオンする。スイッチＳＷ２は、例えば、ＦＥＴ(Field Effect Transistor)から構成される。ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)によって構成されてもよい。スイッチＳＷ２がオンされることで、バッテリユニットＢＵからコントロールユニットＣＵに電圧Ｖ１３が供給される。
【００４４】
スイッチＳＷ２の出力側には、逆流防止用のダイオード２６が接続されている。ダイオード２６を接続することにより、太陽電池や風力発電などから供給される不安定な電力が、外部機器に直接供給されることを防止できる。そして、外部機器には、バッテリユニットＢＵから供給される安定した電力を供給できる。もちろん、安全のために、バッテリユニットＢＵの最終段にもダイオードを設けてもよい。
【００４５】
バッテリユニットＢＵから供給された電力を外部機器に供給するときは、ＣＰＵ１３は、スイッチＳＷ３をオンする。スイッチＳＷ３がオンされることで、電圧Ｖ１３に基づく電圧Ｖ１４が、電力ラインＬ３を介して外部機器に供給される。なお、電圧Ｖ１４が他のバッテリユニットＢＵに供給され、他のバッテリユニットＢＵのバッテリＢが電圧Ｖ１４によって充電されてもよい。
【００４６】
「高圧入力電源回路の構成例」
図４は、高圧入力電源回路の具体的な構成の一例を示す。図４に示すように、高圧入力電源回路１１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂと、後述するフィードフォワード制御系とを備えている。図４では、電圧センサ１１ｃ、電子スイッチ１１ｄ、電流センサ１１ｅ、電流センサ１１ｆ、電子スイッチ１１ｇおよび電圧センサ１１ｈならびにダイオード２０などの図示を省略している。
【００４７】
低圧入力電源回路１２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａが昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータとされること以外は、高圧入力電源回路１１の構成とほぼ同様の構成を備えているため、図示および説明を省略する。
【００４８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂは、例えば、スイッチング素子などを含む一次側回路３２と、トランス３３と、整流素子などを含む二次側回路３４とから構成される。図４に例示するＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂは、電流共振型のコンバータ（ＬＬＣ共振コンバータ）である。
【００４９】
フィードフォワード制御系は、オペアンプ３５、トランジスタ３６、抵抗Ｒｃ１、Ｒｃ２およびＲｃ３を含み、フィードフォワード制御系の出力は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂの一次側回路３２のドライバに備えられた制御用端子に入力される。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂは、制御用端子に対する入力電圧が一定となるように、高圧入力電源回路１１からの出力電圧を調整する。
【００５０】
高圧入力電源回路１１がフィードフォワード制御系を備えることにより、高圧入力電源回路１１からの出力電圧の値が、あらかじめ設定された範囲内の電圧値となるように調整される。したがって、高圧入力電源回路１１を備えるコントロールユニットＣＵは、例えば、太陽電池などからの入力電圧の変化に応じて出力電圧を変化させる電圧変換装置の機能を有している。
【００５１】
図４に示すように、高圧入力電源回路１１からは、コンデンサ３１を含むＡＣ−ＤＣコンバータ１１ａ、一次側回路３２、トランス３３、二次側回路３４を介して出力電圧が取り出される。ＡＣ−ＤＣコンバータ１１ａは、コントロールユニットＣＵの外部からの入力が交流電源であるときに配置される力率補正（Power Factor Correction）回路である。
【００５２】
コントロールユニットＣＵからの出力は、電力ラインＬ１により、バッテリユニットＢＵに送出される。例えば、個々のバッテリユニットＢＵａ、ＢＵｂ、ＢＵｃ、・・・は、逆流防止用のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、・・・を介して、出力端子Ｔｅ１、Ｔｅ２、Ｔｅ３、・・・にそれぞれ接続される。
【００５３】
以下、高圧入力電源回路１１に備えられたフィードフォワード制御系について説明する。
【００５４】
オペアンプ３５の非反転入力端子に対しては、高圧入力電源回路１１への入力電圧をｋｃ倍（ｋｃ：数十〜百分の一程度）した電圧が入力される。一方、オペアンプ３５の反転入力端子ｃ１に対しては、あらかじめ定められた一定の電圧Ｖｔ₀をｋｃ倍した電圧が入力されている。オペアンプ３５の反転入力端子ｃ１に対する入力電圧（ｋｃ×Ｖｔ₀）は、例えば、Ｄ／Ａ変換部１６から印加される。電圧Ｖｔ₀の値は、例えば、Ｄ／Ａ変換部１６の内蔵メモリに保持され、必要に応じて、電圧Ｖｔ₀の値を変更することが可能とされている。電圧Ｖｔ₀の値が、バス１４を介してＣＰＵ１３に接続されたメモリ１５に保持され、これをＤ／Ａ変換部１６に転送するようにしてもよい。
【００５５】
オペアンプ３５の出力端子はトランジスタ３６のベースに接続されており、トランジスタ３６により、オペアンプ３５の非反転入力端子に対する入力電圧と反転入力端子に対する入力電圧との差に応じた電圧−電流変換が行われる。
【００５６】
トランジスタ３６のエミッタに接続された抵抗Ｒｃ２の抵抗値は、抵抗Ｒｃ２と並列に接続される抵抗Ｒｃ１の抵抗値に対して大とされている。
【００５７】
例えば、高圧入力電源回路１１に対する入力電圧が、あらかじめ定められた一定の電圧Ｖｔ₀よりも十分に高い電圧であったとする。このとき、トランジスタ３６はオンであり、抵抗Ｒｃ１および抵抗Ｒｃ２の合成抵抗の値が抵抗Ｒｃ１の抵抗値より小となるため、図４に示すｆ点の電位はグラウンド電位に近づく。
【００５８】
すると、フォトカプラ３７を介して接続された、一次側回路３２のドライバに備えられた制御用端子に対する入力電圧が低下する。制御用端子に対する入力電圧の低下を検出したＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂは、制御用端子に対する入力電圧が一定となるように、高圧入力電源回路１１からの出力電圧を引き上げる。
【００５９】
逆に、例えば、コントロールユニットＣＵに接続された太陽電池の端子電圧が低下し、高圧入力電源回路１１に対する入力電圧が、あらかじめ定められた一定の電圧Ｖｔ₀に近づいたとする。
【００６０】
高圧入力電源回路１１に対する入力電圧が下がってくると、トランジスタ３６の状態が、オンからオフの状態に近づく。トランジスタ３６の状態がオンからオフの状態に近づくに伴い、抵抗Ｒｃ１および抵抗Ｒｃ２には電流が流れにくくなり、図４に示すｆ点の電位が上昇する。
【００６１】
すると、一次側回路３２のドライバに備えられた制御用端子に対する入力電圧が一定に保たれなくなるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂは、制御用端子に対する入力電圧が一定となるように、高圧入力電源回路１１からの出力電圧を引き下げる。
【００６２】
すなわち、高圧入力電源回路１１は、入力電圧があらかじめ定められた一定の電圧Ｖｔ₀よりも十分に高い電圧である場合には、出力電圧を引き上げる。また、高圧入力電源回路１１は、太陽電池の端子電圧が低下して、入力電圧があらかじめ定められた一定の電圧Ｖｔ₀に近づくと、出力電圧を引き下げる。このように、高圧入力電源回路１１を備えるコントロールユニットＣＵは、入力電圧の大きさに応じて出力電圧を動的に変化させる。
【００６３】
さらに、以下に説明するように、高圧入力電源回路１１は、コントロールユニットＣＵの出力側で必要とされる電圧の変化に対しても出力電圧を動的に変化させる。
【００６４】
例えば、太陽電池の発電中に、コントロールユニットＣＵに対して電気的に接続されるバッテリユニットＢＵの数が増加したとする。すなわち、太陽電池の発電中において、太陽電池からみた負荷が増加したとする。
【００６５】
この場合、コントロールユニットＣＵに対して新たにバッテリユニットＢＵが電気的に接続されることにより、コントロールユニットＣＵに接続されている太陽電池の端子電圧が下がることになる。すると、高圧入力電源回路１１に対する入力電圧が低下するに伴い、トランジスタ３６の状態が、オンからオフの状態に近づくこととなり、高圧入力電源回路１１からの出力電圧が引き下げられる。
【００６６】
一方、例えば、太陽電池の発電中に、コントロールユニットＣＵに対して電気的に接続されたバッテリユニットＢＵの数が減少したとすると、太陽電池からみた負荷が減少するため、コントロールユニットＣＵに接続された太陽電池の端子電圧が上昇する。高圧入力電源回路１１に対する入力電圧が、あらかじめ定められた一定の電圧Ｖｔ₀よりも十分に高い電圧になると、一次側回路３２のドライバに備えられた制御用端子に対する入力電圧が低下し、高圧入力電源回路１１からの出力電圧が引き上げられる。
【００６７】
なお、抵抗Ｒｃ１、Ｒｃ２およびＲｃ３の抵抗値は、高圧入力電源回路１１からの出力電圧の値があらかじめ設定された範囲内の電圧値となるように適宜選択される。すなわち、抵抗Ｒｃ１およびＲｃ２の抵抗値により、高圧入力電源回路１１からの出力電圧の上限がきめられる。トランジスタ３６は、高圧入力電源回路１１に対する入力電圧が所定の値を超えているときに、高圧入力電源回路１１からの出力電圧の値が、あらかじめ設定された上限の電圧値を超えないようにするために配置されている。
【００６８】
一方、高圧入力電源回路１１からの出力電圧の下限は、後述するように、チャージャー回路４１ａにおけるフィードフォワード制御系のオペアンプの反転入力端子に対する入力電圧によってきめられる。
【００６９】
「バッテリユニットの内部構成」
図５は、バッテリユニットＢＵの内部構成の一例を示す。ここでは、バッテリユニットＢＵａを例にして説明する。特に断らない限り、バッテリユニットＢＵｂおよびバッテリユニットＢＵｃは、バッテリユニットＢＵａと同様の構成とされる。
【００７０】
バッテリユニットＢＵａは、チャージャー回路４１ａと、ディスチャージャー回路４２ａと、バッテリＢａとを含む構成とされる。コントロールユニットＣＵからチャージャー回路４１ａに対して、電圧Ｖ１２が供給される。バッテリユニットＢＵａからの出力である電圧Ｖ１３が、ディスチャージャー回路４２ａを介してコントロールユニットＣＵに供給される。ディスチャージャー回路４２ａから外部機器に対して、直接、電圧Ｖ１３が供給されるようにしてもよい。
【００７１】
チャージャー回路４１ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ４３ａを備える。チャージャー回路４１ａに入力される電圧Ｖ１２が、ＤＣ−ＤＣコンバータ４３ａによって所定電圧に変換される。変換された所定電圧がバッテリＢａに供給され、バッテリＢａが充電される。所定電圧は、バッテリＢａの種類等によって異なる。ＤＣ−ＤＣコンバータ４３ａの入力段には、電圧センサ４３ｂと、電子スイッチ４３ｃと、電流センサ４３ｄとが接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ４３ａの出力段には、電流センサ４３ｅと、電子スイッチ４３ｆと、電圧センサ４３ｇとが接続されている。
【００７２】
ディスチャージャー回路４２ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ４４ａを備える。バッテリＢａからディスチャージャー回路４２ａに供給されるＤＣ電圧が、ＤＣ−ＤＣコンバータ４４ａによって電圧Ｖ１３に変換される。変換された電圧Ｖ１３がディスチャージャー回路４２ａから出力される。ＤＣ−ＤＣコンバータ４４ａの入力段には、電圧センサ４４ｂと、電子スイッチ４４ｃと、電流センサ４４ｄとが接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ４４ａの出力段には、電流センサ４４ｅと、電子スイッチ４４ｆと、電圧センサ４４ｇとが接続されている。
【００７３】
バッテリユニットＢＵａは、ＣＰＵ４５を備える。ＣＰＵ４５は、バッテリユニットＢＵの各部を制御する。例えば、電子スイッチのオン／オフを制御する。過充電防止機能や過電流防止機能などの、バッテリＢの安全を確保する処理をＣＰＵ４５が行うようにしてもよい。ＣＰＵ４５は、バス４６に接続されている。バス４６は、例えば、Ｉ²Ｃバスである。
【００７４】
バス４６には、メモリ４７と、Ａ／Ｄ変換部４８と、温度センサ４９とが接続されている。メモリ４７は、例えば、ＥＥＰＲＯＭなどの書き換え可能な不揮発性メモリである。Ａ／Ｄ変換部４８は、例えば、電圧センサや電流センサによって得られるアナログのセンサ情報をデジタル情報に変換する。Ａ／Ｄ変換部４８によってデジタル信号へと変換されたセンサ情報がＣＰＵ４５に供給される。温度センサ４９は、バッテリユニットＢＵ内の所定箇所の温度を測定する。温度センサ４９は、例えば、ＣＰＵ４５が実装される基板の周囲の温度と、チャージャー回路４１ａおよびディスチャージャー回路４２ａの温度と、バッテリＢａの温度とを測定する。
【００７５】
「バッテリユニットの電源系統」
図６は、バッテリユニットＢＵａの、主に電源系統に関する構成の一例を示す。バッテリユニットＢＵａには、メインスイッチは設けられていない。バッテリＢａとＣＰＵ４５との間には、スイッチＳＷ５およびＤＣ−ＤＣコンバータ３９が接続されている。バッテリＢａとディスチャージャー回路４２ａとの間には、スイッチＳＷ６が接続されている。チャージャー回路４１ａの入力段には、スイッチＳＷ７が接続されている。ディスチャージャー回路４２ａの出力段には、スイッチＳＷ８が接続されている。それぞれのスイッチＳＷは、例えば、ＦＥＴにより構成される。
【００７６】
バッテリユニットＢＵａは、例えば、コントロールユニットＣＵからの制御信号によって起動される。コントロールユニットＣＵから、所定の信号ラインを介して、例えば、ハイレベルの制御信号が常に供給されている。このため、バッテリユニットＢＵａのポートを所定の信号ラインに接続するだけでハイレベルの制御信号がスイッチＳＷ５に供給され、スイッチＳＷ５がオンされる。スイッチＳＷ５がオンすることで、バッテリユニットＢＵａが起動する。スイッチＳＷ５がオンすることで、バッテリＢａからのＤＣ電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ３９に供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ３９によって、ＣＰＵ４５を動作させる電源電圧が生成される。生成された電源電圧がＣＰＵ４５に供給され、ＣＰＵ４５が動作する。
【００７７】
ＣＰＵ４５は、コントロールユニットＣＵの指示に応じた制御を実行する。コントロールユニットＣＵからＣＰＵ４５に対して、例えば、充電指示の制御信号が供給される。充電指示に応じて、ＣＰＵ４５は、スイッチＳＷ６およびスイッチＳＷ８をオフした後にスイッチＳＷ７をオンする。スイッチＳＷ７がオンされることで、コントロールユニットＣＵから供給される電圧Ｖ１２が、チャージャー回路４１ａに供給される。チャージャー回路４１ａによって電圧Ｖ１２が所定電圧に変換され、変換された所定電圧によってバッテリＢａが充電される。なお、バッテリＢに対する充電方法は、バッテリＢの種類に応じて適宜変更することができる。
【００７８】
コントロールユニットＣＵからＣＰＵ４５に対して、例えば、放電指示の制御信号が供給される。放電指示に応じて、ＣＰＵ４５は、スイッチＳＷ７をオフし、スイッチＳＷ６およびスイッチＳＷ８をオンする。例えば、スイッチＳＷ６をオンしてから、一定時間後にスイッチＳＷ８をオンする。スイッチＳＷ６がオンされることで、バッテリＢａからのＤＣ電圧がディスチャージャー回路４２ａに供給される。ディスチャージャー回路４２ａによって、バッテリＢａからのＤＣ電圧が電圧Ｖ１３に変換される。変換された電圧Ｖ１３が、スイッチＳＷ８を介してコントロールユニットＣＵに供給される。なお、本例では省略しているが、他のバッテリユニットＢＵからの出力と衝突しないようにするため、スイッチＳＷ８の後段にダイオードを追加するようにしてもよい。
【００７９】
なお、ＣＰＵ４５の制御によって、ディスチャージャー回路４２ａのオン／オフを切り換えることができる（図中のＣＰＵ４５からディスチャージャー回路４２ａに出ているおＯＮ／ＯＦＦ信号線）。例えば、スイッチＳＷ６の出力側に、図示しないスイッチＳＷ（説明の便宜を考慮して、スイッチＳＷ１０と称する）が設けられている。スイッチＳＷ１０は、ディスチャージャー回路４２ａを経由する第１の経路と、ディスチャージャー回路４２ａを経由しない第２の経路とを切り換えるスイッチである。
【００８０】
ディスチャージャー回路４２ａをオンするときは、ＣＰＵ４５は、スイッチＳＷ１０を第１の経路に接続する。これにより、スイッチＳＷ６からの出力がディスチャージャー回路４２ａを介してスイッチＳＷ８に供給される。ディスチャージャー回路４２ａをオフするときは、ＣＰＵ４５は、スイッチＳＷ１０を第２の経路に接続する。これにより、スイッチＳＷ６からの出力がディスチャージャー回路４２ａを介さずに直接、スイッチＳＷ８に供給される。
【００８１】
「チャージャー回路の構成例」
図７は、バッテリユニットにおけるチャージャー回路の具体的な構成の一例を示す。図７に示すように、チャージャー回路４１ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ４３ａと、後述するフィードフォワード制御系およびフィードバック制御系とを備えている。なお、図７では、電圧センサ４３ｂ、電子スイッチ４３ｃ、電流センサ４３ｄ、電流センサ４３ｅ、電子スイッチ４３ｆ、電圧センサ４３ｇならびにスイッチＳＷ7などの図示を省略している。
【００８２】
各バッテリユニットＢＵにおけるチャージャー回路も、図７に示すチャージャー回路４１ａの構成とほぼ同様の構成を備えている。
【００８３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ４３ａは、例えば、トランジスタ５１、コイル５２、制御用ＩＣ（Integrated Circuit）５３などから構成される。トランジスタ５１は、制御用ＩＣ５３により制御される。
【００８４】
フィードフォワード制御系は、高圧入力電源回路１１と同様に、オペアンプ５５、トランジスタ５６、抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２およびＲｂ３を含む。フィードフォワード制御系の出力は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ４３ａの制御用ＩＣ５３に備えられた制御用端子に入力される。ＤＣ−ＤＣコンバータ４３ａ中の制御用ＩＣ５３は、制御用端子に対する入力電圧が一定となるように、チャージャー回路４１ａからの出力電圧を調整する。
【００８５】
すなわち、チャージャー回路４１ａに備えられたフィードフォワード制御系は、高圧入力電源回路１１に備えられたフィードフォワード制御系と同様に作用する。
【００８６】
チャージャー回路４１ａがフィードフォワード制御系を備えることにより、チャージャー回路４１ａからの出力電圧の値が、あらかじめ設定された範囲内の電圧値となるように調整される。チャージャー回路からの出力電圧の値が、あらかじめ設定された範囲内の電圧値に調整されることにより、コントロールユニットＣＵに電気的に接続された各バッテリＢに対する充電電流が、高圧入力電源回路１１からの入力電圧の変化に応じて調整される。したがって、チャージャー回路を備えるバッテリユニットＢＵは、各バッテリＢに対する充電レートを変化させる充電装置の機能を有している。
【００８７】
コントロールユニットＣＵに電気的に接続された各バッテリＢに対する充電レートが変化させられることにより、各バッテリユニットＢＵのチャージャー回路に対する入力電圧の値（高圧入力電源回路１１または低圧入力電源回路１２からの出力電圧の値といってもよい。）が、あらかじめ設定された範囲内の電圧値となるように調整される。
【００８８】
チャージャー回路４１ａへの入力は、例えば、上述したコントロールユニットＣＵの高圧入力電源回路１１または低圧入力電源回路１２からの出力である。したがって、例えば、図４に示す端子Ｔｅ１、Ｔｅ２、Ｔｅ３、・・・のいずれかと、チャージャー回路４１ａの入力端子とが接続されている。
【００８９】
図７に示すように、チャージャー回路４１ａからは、ＤＣ−ＤＣコンバータ４３ａ、電流センサ５４、フィルタ５５を介して出力電圧が取り出される。チャージャー回路４１ａの端子Ｔｂ１には、バッテリＢａが接続される。すなわち、チャージャー回路４１ａからの出力は、バッテリＢａに対する入力となる。
【００９０】
後述するように、各チャージャー回路からの出力電圧の値は、各チャージャー回路に接続されるバッテリの種類に応じて、あらかじめ設定された範囲内の電圧値となるように調整されている。各チャージャー回路からの出力電圧の範囲は、抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２およびＲｂ３の抵抗値が適宜選択されることにより調整される。
【００９１】
このように、各チャージャー回路からの出力電圧の範囲が、チャージャー回路に接続されるバッテリの種類に応じて個別にきめられるため、バッテリユニットＢＵに備えられるバッテリＢの種類は特に限定されない。各チャージャー回路内の抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２およびＲｂ３の抵抗値を、接続されるバッテリＢの種類に応じて適宜選択すればよいからである。
【００９２】
なお、図７ではフィードフォワード制御系の出力が制御用ＩＣ５３の制御用端子に入力される構成を例示したが、バッテリユニットＢＵのＣＰＵ４５が、制御用ＩＣ５３の制御用端子に入力を与えるようにしてもよい。例えば、バッテリユニットＢＵのＣＰＵ４５が、信号ラインＳＬを介してバッテリユニットＢＵに対する入力電圧に関する情報をコントロールユニットＣＵのＣＰＵ１３から取得するようにしてもよい。コントロールユニットＣＵのＣＰＵ１３は、電圧センサ１１ｈや電圧センサ１２ｇなどの測定結果から、バッテリユニットＢＵに対する入力電圧に関する情報を取得することが可能である。
【００９３】
以下、チャージャー回路４１ａに備えられたフィードフォワード制御系について説明する。
【００９４】
オペアンプ５５の非反転入力端子に対する入力は、チャージャー回路４１ａへの入力電圧をｋｂ倍（ｋｂ：数十〜百分の一程度）した電圧とされる。一方、オペアンプ５５の反転入力端子ｂ１に対する入力は、高圧入力電源回路１１または低圧入力電源回路１２からの出力電圧の下限として設定しようとする電圧Ｖｂをｋｂ倍した電圧である。オペアンプ５５の反転入力端子ｂ１に対する入力電圧（ｋｂ×Ｖｂ）は、例えば、ＣＰＵ４５から印加される。
【００９５】
したがって、チャージャー回路４１ａに備えられたフィードフォワード制御系は、チャージャー回路４１ａに対する入力電圧が、あらかじめ定められた一定の電圧Ｖｂよりも十分に高い電圧である場合に、チャージャー回路４１ａからの出力電圧を引き上げる。また、チャージャー回路４１ａに対する入力電圧が、あらかじめ定められた一定の電圧Ｖｂに近づくと、フィードフォワード制御系は、チャージャー回路４１ａからの出力電圧を引き下げる。
【００９６】
トランジスタ５６は、図４に示すトランジスタ３６と同様に、チャージャー回路４１ａに対する入力電圧が所定の値を超えているときに、チャージャー回路４１ａからの出力電圧の値が、あらかじめ設定された上限を超えないようにするために配置されている。なお、チャージャー回路４１ａからの出力電圧の値の範囲は、抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２およびＲｂ３の抵抗値の組み合わせによってきまる。そのため、抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２およびＲｂ３の抵抗値は、各チャージャー回路に接続されるバッテリＢの種類に応じて調整される。
【００９７】
また、チャージャー回路４１ａは、上述したように、フィードバック制御系をも備えている。フィードバック制御系は、例えば、電流センサ５４、オペアンプ５７およびトランジスタ５８などから構成される。
【００９８】
バッテリＢａに供給される電流量があらかじめ設定された規定値を超えると、フィードバック制御系により、チャージャー回路４１ａからの出力電圧が引き下げられ、バッテリＢａに供給される電流量が制限される。フィードバック制御系による、バッテリＢａに供給される電流量の制限の程度は、各チャージャー回路に接続されるバッテリＢの定格にあわせてきめられる。
【００９９】
フィードフォワード制御系またはフィードバック制御系により、チャージャー回路４１ａからの出力電圧が引き下げられると、バッテリＢａに供給される電流量が制限されることになる。バッテリＢａに供給される電流量が制限されると、結果として、チャージャー回路４１ａに接続されたバッテリＢａに対する充電が減速される。
【０１００】
次に、本開示の実施形態の理解を容易とするため、ＭＰＰＴ制御と、電圧追従法による制御とを例にとり、それぞれの制御方式について説明する。
【０１０１】
「ＭＰＰＴ制御」
まず、以下に、ＭＰＰＴ制御の概略について説明を行う。
【０１０２】
図８Ａは、太陽電池の電圧−電流特性を示すグラフである。図８Ａ中、縦軸は、太陽電池の端子電流を表し、横軸は、太陽電池の端子電圧を表している。図８Ａ中、Ｉｓｃは、光照射時において、太陽電池の端子間を短絡したときの出力電流を表し、Ｖｏｃは、光照射時において、太陽電池の端子間を開放したときの出力電圧を表している。ＩｓｃおよびＶｏｃは、それぞれ短絡電流および開放電圧と呼ばれる。
【０１０３】
図８Ａに示すように、光照射時において、太陽電池の端子電流は、太陽電池の端子間を短絡したときが最大であり、このとき、太陽電池の端子電圧はほぼ０Ｖである。一方、光照射時において、太陽電池の端子電圧は、太陽電池の端子間を開放したときが最大であり、このとき、太陽電池の端子電流はほぼ０Ａである。
【０１０４】
いま、太陽電池の電圧−電流特性を示すグラフが、図８Ａに示す曲線Ｃ１で表されるとする。ここで、太陽電池に対して負荷を接続したとすると、接続される負荷の必要としている消費電力により、太陽電池から取りだされる電圧と電流がきまる。このときの太陽電池の端子電圧および端子電流の組により表される、曲線Ｃ１上の点を、太陽電池の動作点という。なお、図８Ａは、動作点の位置を模式的に示したものであり、実際の動作点の位置を示すものではない。本開示の他の図における動作点に関しても、同様とする。
【０１０５】
太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線上において動作点を変化させると、端子電圧と端子電流との積、すなわち発電電力が最大となる端子電圧Ｖａおよび端子電流Ｉａの組が見つかる。太陽電池により得られる電力が最大となる端子電圧Ｖａおよび端子電流Ｉａの組により表される点は、太陽電池の最適動作点と呼ばれる。
【０１０６】
太陽電池の電圧−電流特性を示すグラフが図８Ａに示す曲線Ｃ１で表されるとき、太陽電池から得られる最大の電力は、最適動作点を与えるＶａとＩａとの積により求められる。すなわち、太陽電池の電圧−電流特性を示すグラフが図８Ａに示す曲線Ｃ１で表されるとき、太陽電池から得られる最大の電力は、図８Ａにおいて網掛けで示された領域の面積（Ｖａ×Ｉａ）により表される。なお、（Ｖａ×Ｉａ）を（Ｖｏｃ×Ｉｓｃ）で割った量がフィルファクタである。
【０１０７】
最適動作点は、太陽電池に接続される負荷の必要としている電力により変化し、最適動作点を表す点Ｐ_Aは、太陽電池に接続される負荷の必要としている電力の変化にしたがって曲線Ｃ１上を動く。負荷の必要としている電力量が少ない場合、負荷への電流の供給は、最適動作点における端子電流よりも少ない電流で事足りる。そのため、このときの太陽電池の端子電圧の値は、最適動作点における電圧値よりも高い値になる。一方、負荷の必要としている電力量が、最適動作点で供給できる電力量よりも大きい場合には、この時点の照度で提供できる電力を超えているため、太陽電池の端子電圧が０まで低下していくものと考えられる。
【０１０８】
図８Ａに示す曲線Ｃ２およびＣ３は、例えば、太陽電池に対する照度が変化した場合における、太陽電池の電圧−電流特性を示している。例えば、図８Ａに示す曲線Ｃ２は、太陽電池に対する照度が増加した場合における電圧−電流特性に対応し、図８Ａに示す曲線Ｃ３は、太陽電池に対する照度が減少した場合における電圧−電流特性に対応する。
【０１０９】
例えば、太陽電池に対する照度が増加し、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線が、曲線Ｃ１から曲線Ｃ２に変化したとすると、最適動作点も太陽電池に対する照度の増加に伴って変化する。なお、このとき、最適動作点は、曲線Ｃ１上の点から曲線Ｃ２上の点にうつる。
【０１１０】
ＭＰＰＴ制御とは、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線の変化に対して最適動作点を求め、太陽電池から得られる電力が最大となるように、太陽電池の端子電圧（または端子電流）を制御することにほかならない。
【０１１１】
図８Ｂは、ある曲線により太陽電池の電圧−電流特性が表される場合における、太陽電池の端子電圧と太陽電池の発電電力との関係を表したグラフ（Ｐ−Ｖ曲線）である。
【０１１２】
図８Ｂに示すように、最大動作点を与える端子電圧において、太陽電池の発電電力が最大値Ｐｍａｘをとるものとすると、最大動作点を与える端子電圧は、山登り法と呼ばれる手法により求めることができる。以下に説明する一連の手順は、一般的には、太陽電池と、電力系統との間に接続されるパワーコンディショナー（power conditioner）のＣＰＵなどにより実行される。
【０１１３】
例えば、まず、太陽電池から入力される電圧の初期値をＶ₀として、このときの発電電力Ｐ₀が計算される。次に、Ｖ₁＝Ｖ₀＋ε（ここではε＞０とする。）として、太陽電池から入力される電圧がεだけ増加させられる。次に、太陽電池から入力される電圧をＶ₁として、このときの発電電力Ｐ₁が計算される。次に、得られたＰ₀とＰ₁とが比較され、Ｐ₁＞Ｐ₀である場合には、Ｖ₂＝Ｖ₁＋εとして、太陽電池から入力される電圧がεだけ増加させられる。次に、太陽電池から入力される電圧をＶ₂として、このときの発電電力Ｐ₂が計算される。次に、得られたＰ₁とＰ₂とが比較され、Ｐ₂＞Ｐ₁である場合には、Ｖ₃＝Ｖ₂＋εとして、太陽電池から入力される電圧がεだけ増加させられる。次に、太陽電池から入力される電圧をＶ₃として、このときの発電電力Ｐ₃が計算される。
【０１１４】
ここで、Ｐ₃＜Ｐ₂であったとすると、最大動作点を与える端子電圧は、Ｖ₂とＶ₃との間にある。このように、εの大きさを調節することにより、任意の精度で最大動作点を与える端子電圧を求めることができる。上述した手順に、二分法（bisection method algorithm）を適用してもよい。なお、太陽電池の光照射面に部分的に影ができたときなど、Ｐ−Ｖ曲線が２以上のピークを有していると単純な山登り法では対応できないため、制御プログラムに工夫が必要である。
【０１１５】
ＭＰＰＴ制御によれば、太陽電池からみた負荷が常に最適になるように端子電圧が調整されるため、それぞれの気象条件下で、太陽電池から最大の電力を取り出すことができる。その一方で、最大動作点を与える端子電圧の計算にアナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）が必要とされるほか、計算に乗算が含まれるために、制御に時間を要してしまう。そのため、ＭＰＰＴ制御では、空が急に曇りだして太陽電池に対する照度が急激に変化したときなど、太陽電池に対する照度の急激な変化に対応できないときがある。
【０１１６】
「電圧追従法による制御」
ここで、図８Ａに示す曲線Ｃ１〜Ｃ３を比較すると、太陽電池に対する照度の変化（電圧−電流特性を表す曲線の変化といってもよい。）に対して、開放電圧Ｖｏｃの変化は、短絡電流Ｉｓｃの変化と比較して小さい。また、いずれの太陽電池もよく似た電圧−電流特性を示し、最大動作点を与える端子電圧は、結晶シリコン太陽電池の場合、開放電圧のおよそ８０％の付近にあることが知られている。したがって、太陽電池の端子電圧として適当な電圧値を設定し、太陽電池の端子電圧が、その設定された電圧値となるようにコンバータの出力電流を調整すれば、太陽電池から効率よく電力を取り出せると予想される。このような電流制限による制御は、電圧追従法と呼ばれる。
【０１１７】
以下に、電圧追従法による制御の概略を説明する。前提として、太陽電池とパワーコンディショナーとの間にスイッチング素子が配置され、太陽電池とスイッチング素子との間に電圧測定手段が配置されているものとする。また、太陽電池は、光照射がされた状態にあるものとする。
【０１１８】
まず、スイッチング素子がオフとされ、スイッチング素子のオフから所定の時間が経過した時に、電圧測定手段により太陽電池の端子電圧が測定される。スイッチング素子のオフから太陽電池の端子電圧の測定までに所定の時間の経過を待つのは、太陽電池の端子電圧が安定するのを待つためである。このときの端子電圧は、開放電圧Ｖｏｃである。
【０１１９】
次に、測定により得られた開放電圧Ｖｏｃの例えば８０％の電圧値が、目標電圧値として計算され、目標電圧値がメモリなどに一時的に保持される。次に、スイッチング素子がオンとされ、パワーコンディショナー内のコンバータへの通電が開始される。このとき、太陽電池の端子電圧が、目標電圧値となるように、コンバータの出力電流が調整される。上述した一連の手順が、任意の時間間隔で実行される。
【０１２０】
電圧追従法による制御は、ＭＰＰＴ制御と比較して、太陽電池により得られる電力の損失が大きいが、簡単な回路で実現でき、低コストであるため、コンバータを備えるパワーコンディショナーを、安価なものとできる。
【０１２１】
図９Ａは、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線の変化に対する動作点の変化を説明するための図である。図９Ａ中、縦軸は、太陽電池の端子電流を表し、横軸は、太陽電池の端子電圧を表している。また、図９Ａ中の白丸は、ＭＰＰＴ制御を行ったときの動作点を表し、図９Ａ中の黒丸は、電圧追従法による制御を行ったときの動作点を表している。
【０１２２】
いま、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線が、曲線Ｃ５であったとする。次に、太陽電池に対する照度の変化に伴い、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線が、曲線Ｃ５からＣ８に順に変化したとすると、それぞれの制御方式による動作点も太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線の変化に伴って変化する。なお、太陽電池への照度の変化に対する開放電圧Ｖｏｃの変化が小さいため、図９Ａ中においては、電圧追従法による制御を行ったときの目標電圧値をほぼ一定の値Ｖｓとみなしている。
【０１２３】
図９Ａからわかるように、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線が曲線Ｃ６である場合には、ＭＰＰＴ制御の動作点と電圧追従法による制御の動作点との間の乖離の度合いは小さい。そのため、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線が曲線Ｃ６である場合には、いずれの制御の場合においても、太陽電池により得られる発電電力に大きな違いはないと考えられる。
【０１２４】
一方、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線が曲線Ｃ８である場合には、ＭＰＰＴ制御の動作点と電圧追従法による制御の動作点との間の乖離の度合いが大きい。例えば、図９Ａに示すように、ＭＰＰＴ制御を適用したときの端子電圧と電圧追従法による制御を適用したときの端子電圧との差△Ｖ６および△Ｖ８を比較すると、△Ｖ６＞△Ｖ８となっている。そのため、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線が曲線Ｃ８である場合には、ＭＰＰＴ制御を適用したときに太陽電池から得られる発電電力と電圧追従法による制御を適用したときに太陽電池から得られる発電電力との差は大きい。
【０１２５】
「コントロールユニットおよびバッテリユニットの協調制御」
次に、コントロールユニットおよびバッテリユニットの協調制御の概略を説明する。以下、コントロールユニットおよびバッテリユニットの協調（連動）による制御を、協調制御と適宜称する。
【０１２６】
図９Ｂは、コントロールユニットおよび複数のバッテリユニットにより協調制御を行う制御システムの構成例を示すブロック図である。
【０１２７】
図９Ｂに示すように、例えば、コントロールユニットＣＵには、チャージャー回路およびバッテリの組を備える１または複数のバッテリユニットＢＵが接続される。図９Ｂに示すように、１または複数のバッテリユニットＢＵは、電力ラインＬ１に対して並列に接続されている。なお、図９ＢではコントロールユニットＣＵが１つの場合を例示したが、制御システムがコントロールユニットＣＵを複数備える場合も同様に、１または複数のコントロールユニットＣＵは、電力ラインＬ１に対して並列に接続される。
【０１２８】
一般的には、太陽電池から得られた電力により１台のバッテリの充電を行おうとする場合、太陽電池とバッテリとの間に介在されたパワーコンディショナーにより、上述したＭＰＰＴ制御または電圧追従法による制御が実行される。該１台のバッテリには、複数のバッテリが内包されて一体として動作する物も含まれるが、該１台のバッテリは、複数のバッテリとはいえ、単一の種類からなることが一般的である。言い換えれば、上述したＭＰＰＴ制御または電圧追従法による制御は、太陽電池と、１台のバッテリとの間に接続されるパワーコンディショナーの単体で実行されることが想定されている。そして、充電中における、充電の対象となるバッテリの台数、構成（並列、直列等の接続の態様）には変化がなく、充電中における、充電の対象となるバッテリの台数、構成は、一般に固定されている。
【０１２９】
一方、協調制御においては、コントロールユニットＣＵおよび複数のバッテリユニットＢＵａ、ＢＵｂ、ＢＵｃ、・・・のそれぞれが、コントロールユニットＣＵの出力電圧と、複数個のバッテリユニットＢＵの必要とする電圧とのバランスがとれるように自律的に制御を行う。上述したように、バッテリユニットＢＵａ、ＢＵｂ、ＢＵｃ、・・・に内包されるバッテリＢは、いずれの種類でもよい。すなわち、本開示によるコントロールユニットＣＵは、複数種のバッテリＢに対する協調制御を行うことも可能とされる。
【０１３０】
さらに、図９Ｂに示す構成例では、個々のバッテリユニットＢＵの着脱も自在であり、太陽電池の発電中に、コントロールユニットＣＵに接続されるバッテリユニットＢＵの数も変化しうる。図９Ｂに示す構成例では、太陽電池の発電中において、太陽電池からみた負荷も変化しうるが、協調制御によれば、太陽電池に対する照度の変化のみならず、太陽電池の発電中における、太陽電池からみた負荷の変化にも対応が可能である。これは、従来の構成にはなかった大きな特徴の一つである。
【０１３１】
上述したコントロールユニットＣＵとバッテリユニットＢＵとを接続することにより、コントロールユニットＣＵからの供給能力に応じて充電レートを動的に変化させる制御システムを構築することが可能となる。以下、協調制御の一例についての説明を行う。なお、以下の説明では、初期の状態において、コントロールユニットＣＵに対して１のバッテリユニットＢＵａが接続された制御システムを例にとるが、コントロールユニットＣＵに対して複数のバッテリユニットＢＵが接続されている場合も同様である。
【０１３２】
例えば、コントロールユニットＣＵの入力側に太陽電池が、出力側にバッテリモジュールＢＵａが接続されているとする。また、例えば、太陽電池の出力電圧の上限が１００Ｖであるものとし、太陽電池の出力電圧の下限を７５Ｖに抑えたいとする。すなわち、Ｖｔ₀＝７５Ｖと設定されており、オペアンプ３５の反転入力端子に対する入力電圧が、（ｋｃ×７５）Ｖであるとする。
【０１３３】
また、コントロールユニットＣＵからの出力電圧の上限および下限が、例えば、４８Ｖおよび４５Ｖにそれぞれ設定されているものとする。すなわち、Ｖｂ＝４５Ｖと設定されており、オペアンプ５５の反転入力端子に対する入力電圧が、（ｋｂ×４５）Ｖであるとする。なお、コントロールユニットＣＵからの出力電圧の上限である４８Ｖという値は、高圧入力電源回路１１内の抵抗Ｒｃ１およびＲｃ２を適宜選択することにより調整されている。言い換えれば、コントロールユニットＣＵからの出力の目標電圧値が、４８Ｖに設定されているものとする。
【０１３４】
さらに、バッテリユニットＢＵａのチャージャー回路４１ａからの出力電圧の上限および下限が、例えば、４２Ｖおよび２８Ｖにそれぞれ設定されているものとする。したがって、チャージャー回路４１ａ内の抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２およびＲｂ３は、チャージャー回路４１ａからの出力電圧の上限および下限がそれぞれ４２Ｖおよび２８Ｖとなるように選択されている。
【０１３５】
なお、チャージャー回路４１ａへの入力電圧が上限であるときが、バッテリＢａに対する充電レート１００％である状態に対応し、入力電圧が下限であるときが、バッテリＢａに対する充電レート０％である状態に対応する。すなわち、チャージャー回路４１ａへの入力電圧が４８Ｖであるときが、バッテリＢａに対する充電レートが１００％である状態に対応し、チャージャー回路４１ａへの入力電圧が４５Ｖであるときが、バッテリＢａに対する充電レートが０％である状態に対応する。入力電圧が４５Ｖ〜４８Ｖの範囲で変動することに応じて、充電レートが０〜１００％の範囲で設定される。
【０１３６】
なお、協調制御とは別に、バッテリへの充電レート制御を平行して行うようにしてもよい。すなわち、充電初期では定電流充電が行われるため、チャージャー回路４１ａからの出力をフィードバック調整して充電電流を一定以下に保てるように充電電圧を調整し、最終段階では、充電電圧を一定以下に保つようにする。ここで、調整される充電電圧は、上記協調制御で調整された電圧以下とされる。これにより、コントロールユニットＣＵから供給される電力内で充電処理がなされる。
【０１３７】
まず、太陽電池に対する照度が変化した場合における、協調制御を行ったときの動作点の変化について説明を行う。
【０１３８】
図１０Ａは、太陽電池に対する照度が減少した場合における、協調制御を行ったときの動作点の変化を説明するための図である。図１０Ａ中、縦軸は、太陽電池の端子電流を表し、横軸は、太陽電池の端子電圧を表している。また、図１０Ａ中の白丸は、ＭＰＰＴ制御を行ったときの動作点を表し、図１０Ａ中の網掛けがされた丸は、協調制御を行ったときの動作点を表している。図１０Ａに示す曲線Ｃ５〜Ｃ８は、太陽電池に対する照度が変化した場合における、太陽電池の電圧−電流特性を示している。
【０１３９】
いま、バッテリＢａの必要としている電力が１００ｗ（ワット）であるものとし、太陽電池の電圧−電流特性が、曲線Ｃ５（最も晴れた状態）により表されるとする。このときの太陽電池の動作点は、例えば、曲線Ｃ５上のａ点により表され、太陽電池から高圧入力電源回路１１およびチャージャー回路４１ａを介してバッテリＢａに供給される電力（供給量）が、バッテリＢａの必要としている電力（需要量）を上回っているとする。
【０１４０】
太陽電池からバッテリＢａに供給される電力が、バッテリＢａの必要としている電力を上回っている場合、コントロールユニットＣＵからのバッテリユニットＢＵａに対する出力電圧（電圧Ｖ１２）は、上限の４８Ｖとなる。すなわち、バッテリユニットＢＵａへの入力電圧が上限の４８Ｖであるため、バッテリユニットＢＵａのチャージャー回路４１ａからの出力電圧が上限の４２Ｖとされ、バッテリＢａに対する充電が、充電レート１００％で行われる。なお、余剰分の電力は、例えば、熱などとして捨てられる。なお、バッテリへのチャージを１００％で行うよう説明したが、バッテリへのチャージは１００％に限定されず、充電レートは、バッテリの特性に応じて適宜調整が可能である。
【０１４１】
この状態から空が曇りだすと、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線は、曲線Ｃ５から曲線Ｃ６へと変化する。空が曇りだすことにより、太陽電池の端子電圧が徐々に低下し、コントロールユニットＣＵからのバッテリユニットＢＵａに対する出力電圧も徐々に低下する。したがって、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線が、曲線Ｃ５から曲線Ｃ６へと変化することに伴い、太陽電池の動作点は、例えば、曲線Ｃ６上のｂ点にうつる。
【０１４２】
この状態からさらに空が曇りだすと、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線が曲線Ｃ６から曲線Ｃ７へと変化し、太陽電池の端子電圧が徐々に低下することに伴って、コントロールユニットＣＵからのバッテリユニットＢＵａに対する出力電圧も低下する。コントロールユニットＣＵからのバッテリユニットＢＵａに対する出力電圧がある程度低下すると、制御システムは、バッテリＢａに対して１００％の電力を供給できなくなってくる。
【０１４３】
ここで、太陽電池の端子電圧が、１００Ｖから、下限であるＶｔ₀＝７５Ｖに近づいてくると、コントロールユニットＣＵの高圧入力電源回路１１は、バッテリユニットＢＵａに対する出力電圧を、４８ＶからＶｂ＝４５Ｖに向けて引き下げはじめる。
【０１４４】
コントロールユニットＣＵからのバッテリユニットＢＵａに対する出力電圧が引き下げられると、バッテリユニットＢＵａへの入力電圧が低下するため、バッテリユニットＢＵａのチャージャー回路４１ａは、バッテリＢａに対する出力電圧を引き下げはじめる。チャージャー回路４１ａからの出力電圧が引き下げられると、バッテリＢａに供給される充電電流が減少されることとなり、チャージャー回路４１ａに接続されたバッテリＢａに対する充電が減速される。すなわち、バッテリＢａに対する充電レートが引き下げられる。
【０１４５】
バッテリＢａに対する充電レートが引き下げられると、消費電力が低下することになるため、太陽電池からみた負荷が小さくなる。すると、太陽電池からみた負荷の減少分だけ太陽電池の端子電圧が上昇（回復）する。
【０１４６】
太陽電池の端子電圧が上昇すると、コントロールユニットＣＵからのバッテリユニットＢＵａに対する出力電圧の引き下げの度合いが減少し、バッテリユニットＢＵａへの入力電圧が上昇する。バッテリユニットＢＵａへの入力電圧が上昇することにより、バッテリユニットＢＵａのチャージャー回路４１ａは、チャージャー回路４１ａからの出力電圧を引き上げ、バッテリＢａに対する充電レートを引き上げる。
【０１４７】
バッテリＢａに対する充電レートが引き上げられると、太陽電池からみた負荷が大きくなり、太陽電池からみた負荷の増加分だけ太陽電池の端子電圧が低下する。太陽電池の端子電圧が低下すると、コントロールユニットＣＵの高圧入力電源回路１１は、バッテリユニットＢＵａに対する出力電圧を引き下げる。
【０１４８】
以後、コントロールユニットＣＵからのバッテリユニットＢＵａに対する出力電圧が、ある値に収束して電力の需要量と供給量との間のバランスのとれるまで、上述した充電レートの調整が自動的に繰り返される。
【０１４９】
協調制御は、ＭＰＰＴ制御とは異なり、ソフトウェアによる制御ではない。そのため、協調制御には、最大動作点を与える端子電圧の計算が不要である。また、協調制御による充電レートの調整においては、ＣＰＵによる計算が介在しない。そのため、協調制御は、ＭＰＰＴ制御と比較して消費電力が小さく、上述した充電レートの調整も、数ナノ秒〜数百ナノ秒程度と短時間で実行される。
【０１５０】
また、高圧入力電源回路１１およびチャージャー回路４１ａは、自身に対する入力電圧の大きさを検知して出力電圧を調整するだけなので、アナログ／デジタル変換も不要であり、コントロールユニットＣＵとバッテリユニットＢＵａとの間の通信も不要である。したがって、協調制御は、複雑な回路を必要とせず、協調制御を実現するための回路は、小さなものとなる。
【０１５１】
ここで、曲線Ｃ５上の点ａにいたときはコントロールユニットＣＵが１００ｗの電力を供給できていたと仮定し、コントロールユニットＣＵからのバッテリユニットＢＵａに対する出力電圧がある値に収束したとする。すなわち、太陽電池の動作点が、例えば、曲線Ｃ７上のｃ点にうつったとする。このとき、バッテリＢａに対して供給される電力は１００ｗを下回ることとなるが、図１０Ａに示すように、電圧Ｖｔ₀の値の選び方によっては、ＭＰＰＴ制御行った場合と比較しても遜色のない電力をバッテリＢａに対して供給することができる。
【０１５２】
さらに空が曇りだすと、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線は、曲線Ｃ７から曲線Ｃ８へと変化し、太陽電池の動作点は、例えば、曲線Ｃ８上のｄ点にうつる。
【０１５３】
図１０Ａに示すように、協調制御のもとでは、電力の需要量と供給量との間のバランスが調整されるので、太陽電池の端子電圧が電圧Ｖｔ₀を下回ることはない。すなわち、協調制御のもとでは、太陽電池に対する照度が極端に低下した場合であっても、太陽電池の端子電圧が電圧Ｖｔ₀を下回ることはない。
【０１５４】
太陽電池に対する照度が極端に低下した場合、太陽電池の端子電圧が、電圧Ｖｔ₀に近い値となり、バッテリＢａに対して供給される電流量は、ごくわずかなものとなる。したがって、太陽電池に対する照度が極端に低下した場合には、バッテリＢａの充電に時間を要することとなるが、制御システムにおける電力の需要量と供給量との間のバランスがとれているため、制御システムがダウンすることはない。
【０１５５】
上述したように、協調制御による充電レートの調整は、非常に短時間で実行されるため、協調制御によれば、急に空が曇りだして太陽電池に対する照度が急激に減少した場合であっても、制御システムのダウンを回避することができる。
【０１５６】
次に、太陽電池からみた負荷が変化した場合における、協調制御を行ったときの動作点の変化について説明を行う。
【０１５７】
図１０Ｂは、太陽電池からみた負荷が増加した場合における、協調制御を行ったときの動作点の変化を説明するための図である。図１０Ｂ中、縦軸は、太陽電池の端子電流を表し、横軸は、太陽電池の端子電圧を表している。また、図１０Ｂ中の網掛けがされた丸は、協調制御を行ったときの動作点を表している。
【０１５８】
いま、太陽電池に対する照度の変化がないものとし、太陽電池の電圧−電流特性が、図１０Ｂに示す曲線Ｃ０により表されるとする。
【０１５９】
制御システムの起動の直後においては、制御システム内部の電力消費がほぼないと考えられるため、太陽電池の端子電圧は、開放電圧にほぼ等しいと考えてよい。したがって、制御システムの起動の直後における太陽電池の動作点は、例えば、曲線Ｃ０上のｅ点にあるものと考えてよい。なお、このときのコントロールユニットＣＵからのバッテリユニットＢＵａに対する出力電圧は、上限である４８Ｖと考えてよい。
【０１６０】
バッテリユニットＢＵａに接続されたバッテリＢａに対する電力の供給が開始されると、太陽電池の動作点は、例えば、曲線Ｃ０上のｇ点にうつる。なお、本例の説明においては、バッテリＢａの必要としている電力が１００ｗであるため、図１０Ｂに網掛けで示す領域Ｓ１の面積は、１００ｗに等しい。
【０１６１】
太陽電池の動作点が曲線Ｃ０上のｇ点にあるときの制御システムの状態は、太陽電池から高圧入力電源回路１１およびチャージャー回路４１ａを介してバッテリＢａに供給される電力が、バッテリＢａの必要としている電力を上回っている状態である。したがって、太陽電池の動作点が曲線Ｃ０上のｇ点にあるときの太陽電池の端子電圧、コントロールユニットＣＵからの出力電圧およびバッテリＢａに供給される電圧は、それぞれ１００Ｖ、４８Ｖおよび４２Ｖである。
【０１６２】
ここで、バッテリユニットＢＵａと同様の構成を備えるバッテリユニットＢＵｂが、コントロールユニットＣＵに対して新たに接続されたとする。バッテリユニットＢＵａに接続されているバッテリＢａと同様に、バッテリユニットＢＵｂに接続されているバッテリＢｂが、充電のために１００ｗの電力を必要とするものとすると、消費電力が増加し、太陽電池からみた負荷が急激に大きくなる。
【０１６３】
合計で２００ｗの電力を２つのバッテリに供給するためには、例えば、バッテリユニットＢＵａのチャージャー回路４１ａおよびバッテリユニットＢＵｂのチャージャー回路４１ｂからの出力電圧を維持させたまま、出力電流の合計を２倍にしなければならない。
【０１６４】
ところが、発電装置が太陽電池である場合、チャージャー回路４１ａおよび４１ｂからの出力電流の増加に伴って太陽電池の端子電圧も低下してしまうため、太陽電池の動作点がｇ点にあるときと比較して、出力電流の合計を２倍より大きくする必要がある。そうすると、図１０Ｂに示すように、太陽電池の動作点が、例えば、曲線Ｃ０上のｈ点になければならないこととなり、太陽電池の端子電圧が極端に低下してしまう。太陽電池の端子電圧が極端に低下すると、制御システムがダウンするおそれがある。
【０１６５】
協調制御では、バッテリユニットＢＵｂが新たに接続されたことにより、太陽電池の端子電圧が低下すると、制御システムにおける電力の需要量と供給量との間のバランスの調整がなされる。具体的には、バッテリＢａおよびバッテリＢｂに供給される電力が合計で例えば１５０ｗとなるように、２つのバッテリに対する充電レートが自動的に引き下げられる。
【０１６６】
すなわち、バッテリユニットＢＵｂが新たに接続されたことにより、太陽電池の端子電圧が低下すると、コントロールユニットＣＵからのバッテリユニットＢＵａおよびＢＵｂに対する出力電圧も低下する。太陽電池の端子電圧が、１００Ｖから、下限であるＶｔ₀＝７５Ｖに近づいてくると、コントロールユニットＣＵの高圧入力電源回路１１は、バッテリユニットＢＵａおよびＢＵｂに対する出力電圧を、４８ＶからＶｂ＝４５Ｖに向けて引き下げはじめる。
【０１６７】
コントロールユニットＣＵからのバッテリユニットＢＵａおよびＢＵｂに対する出力電圧が引き下げられると、バッテリユニットＢＵａおよびＢＵｂへの入力電圧が低下する。
すると、バッテリユニットＢＵａのチャージャー回路４１ａおよびバッテリユニットＢＵｂのチャージャー回路４１ｂは、バッテリＢａおよびＢｂに対する出力電圧をそれぞれ引き下げはじめる。チャージャー回路からの出力電圧が引き下げられると、チャージャー回路に接続されたバッテリに対する充電が減速される。すなわち、それぞれのバッテリに対する充電レートが引き下げられることになる。
【０１６８】
それぞれのバッテリに対する充電レートが引き下げられると、全体として消費電力が低下することになるため、太陽電池からみた負荷が小さくなり、太陽電池からみた負荷の減少分だけ太陽電池の端子電圧が上昇（回復）する。
【０１６９】
以後、太陽電池に対する照度が急激に減少した場合と同様にして、コントロールユニットＣＵからのバッテリユニットＢＵａおよびＢＵｂに対する出力電圧が、ある値に収束して電力の需要量と供給量との間のバランスのとれるまで、充電レートの調整が行われる。
【０１７０】
なお、実際に収束する電圧値がいくつになるかは状況によって異なる。そのため、実際に収束する電圧値ははっきりとはわからないが、太陽電池の端子電圧が下限であるＶｔ₀＝７５Ｖになると充電がなされなくなるため、下限であるＶｔ₀の値よりは若干高い電圧で収束するものと推定される。また、個々のバッテリユニットは連動制御されていないため、個々のバッテリユニットが同じ構成であっても、使用される素子のばらつきにより充電レートは異なっているものと推測される。ただし、結果として全体を協調制御できることに変わりはない。
【０１７１】
協調制御による充電レートの調整が非常に短時間で実行されるため、バッテリユニットＢＵｂが新たに接続されると、太陽電池の動作点は、曲線Ｃ０上のｇ点からｉ点へとうつる。なお、図１０Ｂにおいては、説明の都合上、曲線Ｃ０上に太陽電池の動作点の一例としてｈ点を図示したが、協調制御のもとでは、太陽電池の動作点が実際にｈ点にうつるわけではない。
【０１７２】
このように、協調制御では、太陽電池からみた負荷の増加に対して、個々のバッテリユニットＢＵのチャージャー回路が、自身に対する入力電圧の大きさを検知して、個々のバッテリユニットＢＵのチャージャー回路が、自身の吸いこむ電流量を自動的に抑制する。協調制御によれば、コントロールユニットＣＵに対して接続されるバッテリユニットＢＵの数が増加して太陽電池からみた負荷が急激に増加した場合であっても、制御システムのダウンを回避することができる。
【０１７３】
次に、太陽電池に対する照度と太陽電池からみた負荷との両方が変化した場合における、協調制御を行ったときの動作点の変化について説明を行う。
【０１７４】
図１１Ａは、太陽電池に対する照度と太陽電池からみた負荷との両方が変化した場合における、協調制御を行ったときの動作点の変化を説明するための図である。図１１Ａ中、縦軸は、太陽電池の端子電流を表し、横軸は、太陽電池の端子電圧を表している。また、図１１Ａ中の網掛けがされた丸は、協調制御を行ったときの動作点を表している。図１１Ａに示す曲線Ｃ５〜Ｃ８は、太陽電池に対する照度が変化した場合における、太陽電池の電圧−電流特性を示している。
【０１７５】
まず、コントロールユニットＣＵに対して、充電のために１００ｗの電力を必要とするバッテリＢａを備えたバッテリユニットＢＵａが接続されているものとする。また、このときの太陽電池の電圧−電流特性が、曲線Ｃ７により表され、太陽電池の動作点が、曲線Ｃ７上のｐ点により表されるとする。
【０１７６】
図１１Ａに示すように、ｐ点における太陽電池の端子電圧が、太陽電池の出力電圧の下限としてあらかじめ設定された電圧Ｖｔ₀にかなり近づいているとする。太陽電池の端子電圧が電圧Ｖｔ₀にかなり近づいていることは、制御システムにおいて、協調制御による充電レートの調整が実行され、充電レートが非常に抑えられていることを意味する。すなわち、太陽電池の動作点が図１１Ａに示すｐ点により表される状態では、チャージャー回路４１ａを介してバッテリＢａに供給される電力が、太陽電池から高圧入力電源回路１１に供給される電力を大幅に上回っていることを示している。したがって、太陽電池の動作点が図１１Ａに示すｐ点により表される状態においては、充電レートの調整が大きくなされ、バッテリＢａを充電するチャージャー回路４１ａに対しては、１００ｗよりもかなり小なる電力が供給されている。
【０１７７】
次に、太陽電池に対する照度が増加し、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線が、曲線Ｃ７から曲線Ｃ６へと変化したとする。また、バッテリユニットＢＵａと同様の構成を備えるバッテリユニットＢＵｂが、コントロールユニットＣＵに対して新たに接続されたとする。このとき、太陽電池の動作点は、例えば、曲線Ｃ７上のｐ点から、曲線Ｃ６上のｑ点にうつる。
【０１７８】
コントロールユニットＣＵに対して２つのバッテリユニットが接続されたことにより、チャージャー回路４１ａ、４１ｂがバッテリＢａ、Ｂｂにフルで充電する際の消費電力は２００ｗとなるが、太陽電池に対する照度が十分でない場合、協調制御が継続され、消費電力が、２００ｗ未満（例えば１５０ｗなど）に調整される。
【０１７９】
次に、空が晴れあがるなどして、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線が、曲線Ｃ６から曲線Ｃ５へと変化したとする。このとき、太陽電池に対する照度の増加に伴って太陽電池の発電電力が増加してくると、太陽電池からの出力電流が増加する。
【０１８０】
太陽電池に対する照度が十分に増加し、太陽電池の発電電力がさらに増加すると、あるところで太陽電池の端子電圧が電圧Ｖｔ₀と比較して十分大きい値となる。太陽電池から高圧入力電源回路１１ならびにチャージャー回路４１ａおよび４１ｂを介して２つのバッテリに供給される電力が、２つのバッテリを充電するのに必要としている電力を上回ると、協調制御による充電レートの調整が緩和されるか、自動的に解除される。
【０１８１】
このとき、太陽電池の動作点は、例えば、曲線Ｃ５上のｒ点で表され、個々のバッテリＢａおよびＢｂに対する充電は、１００％の充電レートで行われる。
【０１８２】
次に、太陽電池に対する照度が減少し、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線が、曲線Ｃ５から曲線Ｃ６へと変化したとする。
【０１８３】
すると、太陽電池の端子電圧が低下し、太陽電池の端子電圧があらかじめ設定された電圧Ｖｔ₀に近づくと、協調制御による充電レートの調整が再び実行される。このときの太陽電池の動作点は、曲線Ｃ６上のｑ点で表される。
【０１８４】
次に、太陽電池に対する照度がさらに減少し、太陽電池の電圧−電流特性を表す曲線が、曲線Ｃ６から曲線Ｃ８へと変化したとする。
【０１８５】
すると、太陽電池の端子電圧が電圧Ｖｔ₀を下回らないように充電レートが調整されるため、太陽電池からの端子電流が減少し、太陽電池の動作点が、曲線Ｃ６上のｑ点から、曲線Ｃ８上のｓ点にうつる。
【０１８６】
協調制御では、個々のバッテリユニットＢＵに対する入力電圧があらかじめ定められた電圧Ｖｔ₀を下回らないように、コントロールユニットＣＵと個々のバッテリユニットＢＵとの間で電力の需要量と供給量との間のバランスが調整される。したがって、協調制御によれば、個々のバッテリユニットＢＵからみた入力側の供給能力に応じて、個々のバッテリＢに対する充電レートをリアルタイムで変化させることができる。このように、協調制御によれば、太陽電池に対する照度の変化のみならず、太陽電池からみた負荷の変化に対しても対応が可能である。
【０１８７】
上述したように、本開示は、商用電源を必要としない。したがって、電源装置や電力網が整備されていない地域においても、本開示は有効である。
【０１８８】
「コントロールユニットとバッテリユニットとの間の通信」
図１１Ｂは、コントロールユニットと、複数のバッテリユニットの間の通信接続の構成例を示す。図１１Ｂでは、１つのコントロールユニットＣＵに対して、複数のバッテリユニットＢＵおよび１つのＰＣ１９が接続された例を示している。また、図１１Ｂでは、複数のバッテリユニットＢＵのうち、バッテリユニットＢＵａおよびバッテリユニットＢＵｂの２つのみを図示している。コントロールユニットＣＵに接続されるバッテリユニットＢＵの数は、もちろん、２つに限定されない。
【０１８９】
図１１Ｂに示すように、コントロールユニットＣＵ中のＣＰＵ１３は、例えば、通信部ＣｃｕおよびドライバＤｃｕを介して、例えば、バッテリユニットＢＵやパーソナルコンピュータ等の接続機器との間の通信を行う。コントロールユニットＣＵと、複数のバッテリユニットＢＵとの間の通信は、例えば、信号ラインＳＬを介して、コントロールユニットＣＵのＣＰＵ１３と、個々のバッテリユニットＢＵのＣＰＵ４５ａ、４５ｂ、・・・との間で行われる。
【０１９０】
コントロールユニットＣＵと、複数のバッテリユニットＢＵとの間の通信は、例えば、ＲＳ−４８５規格により行われる。したがって、例えば、バッテリユニットＢＵａのＣＰＵ４５ａは、通信部ＣａおよびドライバＤａを介して、コントロールユニットＣＵとの間の通信を行う。同様に、バッテリユニットＢＵｂのＣＰＵ４５ｂは、通信部ＣｂおよびドライバＤｂを介して、コントロールユニットＣＵとの間の通信を行う。
【０１９１】
また、例えば、コントロールユニットＣＵに対して、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルＵ等によりパーソナルコンピュータ等が接続されていてもよい。コントロールユニットＣＵに対してパーソナルコンピュータ等が接続されることにより、制御システム１の動作を、コントロールユニットＣＵに接続されたパーソナルコンピュータから制御することも可能である。
【０１９２】
コントロールユニットＣＵと、ＰＣ１９との間の通信は、例えば、ＵＳＢ規格により行われる。なお、図１１Ｂに示すコントロールユニットＣＵ中の変換モジュールＭＯは、例えば、ＲＳ−４８５規格−ＲＳ−２３２規格間の変換モジュールおよびＲＳ−２３２規格−ＵＳＢ規格間の変換モジュールである。
【０１９３】
「バッテリユニットの数および状態の把握」
上述したように、制御システム１では、複数のバッテリユニットＢＵを独立して制御することが可能とされる。例えば、コントロールユニットＣＵは、自身に接続されている複数のバッテリユニットＢＵのうち、いずれのバッテリユニットＢＵに対して充電の指示や放電の指示を与えるかを決定し、指定されたバッテリユニットＢＵに対して、充電や放電の指示を与える。したがって、コントロールユニットＣＵは、充電や放電の指示の前に、コントロールユニットＣＵに装着されているバッテリユニットＢＵの数を把握しておく必要がある。
【０１９４】
コントロールユニットＣＵは、コントロールユニットＣＵに現時点で装着されているバッテリユニットＢＵの数を以下のようにして把握する。
【０１９５】
コントロールユニットＣＵは、コントロールユニットＣＵに現時点で装着されているバッテリユニットＢＵの数を把握するために、まず、自身に現在装着されている接続機器と、自身との間のリンクの確立を行う。概略的には、例えば、コントロールユニットＣＵは、呼びかけのコマンドを通信路上に常時送出する。コマンドに対する応答があると、コントロールユニットＣＵは、応答のあった接続機器のそれぞれに対して、通信用のＩＤ（identification）の割り振りを行う。通信用のＩＤ（以下、接続ＩＤと適宜称する。）は、コントロールユニットＣＵに現在装着されている接続機器のそれぞれを識別するためのＩＤとなる。
【０１９６】
コントロールユニットＣＵと、コントロールユニットＣＵに現在装着されているバッテリユニットＢＵとの間のリンクの確立においては、より詳細には、各バッテリユニット固有のＩＤ（以下、固有ＩＤと適宜称する。）が使用される。固有ＩＤは、例えば、バッテリユニットＢＵに備えられるバッテリＢの種類や製造シリアル番号等の情報を含む。したがって、コントロールユニットＣＵは、固有ＩＤにより、バッテリユニットＢＵに備えられるバッテリＢの種類等を識別することが可能である。
【０１９７】
いま、コントロールユニットＣＵに装着されているバッテリユニットＢＵのいずれに対しても、接続ＩＤがまだ割り振られていないものとして、リンクの確立手順の一例を以下に示す。なお、ここでは、リンクの確立の間において、コントロールユニットＣＵに対するバッテリユニットＢＵの着脱がないものとする。
【０１９８】
まず、コントロールユニットＣＵは、通信路上に呼びかけのコマンドを送出する。呼びかけのコマンドの相手先としては、例えば、すでに接続ＩＤの割り振られている接続機器を含めた全ての接続機器や、まだ接続ＩＤの割り振られていない接続機器のみ等とすることができる。通信の確立を要求するコマンドの送出は、呼びかけのコマンドに対する応答のなくなるまで継続される。
【０１９９】
図１１Ｂに示すように、例えば、個々のバッテリユニットＢＵからの通信ラインＳＬは内部で結線されており、コントロールユニットＣＵに対していくつのバッテリユニットＢＵが接続されているか否かは、信号のやりとりをしてみないとわからない。しかしながら、このようにすることで、例えば、コントロールユニットＣＵに用意されたコネクタ数以上の機器をコントロールユニットＣＵに接続させることもでき、制御システム１に拡張性をもたせることが可能となる。
【０２００】
次に、コントロールユニットＣＵに装着されているバッテリユニットＢＵは、上述した呼びかけのコマンドを受け取ると、コントロールユニットＣＵに対して、自身の固有ＩＤを含むレスポンスを返す。
【０２０１】
次に、バッテリユニットＢＵからのレスポンスを受け取ったコントロールユニットＣＵは、レスポンスを返してきたバッテリユニットＢＵのそれぞれに対して、通信の確立を要求するコマンドを順に送出する。通信の確立を要求するコマンドのそれぞれには、レスポンスを返してきたバッテリユニットＢＵの固有ＩＤが含まれている。
【０２０２】
次に、通信の確立を要求するコマンドを受け取った個々のバッテリユニットＢＵは、該コマンドに含まれる固有ＩＤが自身の保持する固有ＩＤと一致しているか否かを判定する。
【０２０３】
固有ＩＤが一致した場合、バッテリユニットＢＵは、コントロールユニットＣＵに対して、通信の確立を承認するレスポンスを返す。一方、固有ＩＤが一致しない場合、バッテリユニットＢＵは、コントロールユニットＣＵに対して、レスポンスを返さない。
【０２０４】
コントロールユニットＣＵが通信の確立を承認するレスポンスを受け取ることにより、レスポンスを返してきたバッテリユニットＢＵと、コントロールユニットＣＵとの間の接続が確立される。すなわち、レスポンスを返してきたバッテリユニットＢＵを指定するための接続ＩＤが確定する。
【０２０５】
通信の確立を要求するコマンドとそれに対するレスポンスのやり取りは、呼びかけのコマンドに応答のあった全てのバッテリユニットＢＵとの間のやり取りが終了するまで繰り返される。なお、呼びかけのコマンドに対して応答のあった全てのバッテリユニットＢＵとの間のやり取りがタイムアウトまでに終了しない場合は、呼びかけのコマンドの送出からやり直される。
【０２０６】
上述した一連の手順により、コントロールユニットＣＵに現在装着されているバッテリユニットＢＵに対する接続ＩＤの割り振りがなされる。このとき、割り振られた接続ＩＤの数が、バッテリユニットＢＵの着脱がないとした場合における、コントロールユニットＣＵに現時点で装着されているバッテリユニットＢＵの数を表している。
【０２０７】
バッテリユニットＢＵに接続ＩＤが割り振られることにより、例えば、コントロールユニットＣＵは、コントロールユニットＣＵに現在装着されているバッテリユニットＢＵのうちから、指定したバッテリユニットＢＵに対して、通信を行うことが可能となる。
【０２０８】
例えば、現在装着されているバッテリユニットＢＵのそれぞれに対して接続ＩＤが割り振られると、コントロールユニットＣＵは、接続ＩＤで対象を指定することにより、個々のバッテリユニットＢＵから必要な情報の読み出しを行えるようになる。
【０２０９】
接続ＩＤの割り振られたバッテリユニットＢＵに対しては、例えば、コントロールユニットＣＵから、種々のコマンドが送られる。コントロールユニットＣＵからのコマンドを受け取ったバッテリユニットＢＵは、受け取ったコマンドの解析と所定の処理とを実行する。なお、接続ＩＤの割り振られたバッテリユニットＢＵは、自身に割り振られた接続ＩＤの指定されたパケットのみを処理し、自身に割り振られた接続ＩＤとは異なる接続ＩＤの指定されたパケットは破棄する。
【０２１０】
接続ＩＤの割り振られたバッテリユニットＢＵに対するコマンドとしては、例えば、温度センサ４９で取得されたデータの読み出しやバッテリユニットＢＵへの入力電圧の読み出し、バッテリユニットＢＵの出力電圧の読み出し等のためのコマンドが挙げられる。
【０２１１】
例えば、指定したバッテリユニットＢＵに、バッテリＢの出力電圧（放電電圧）をＡ／Ｄ変換させて必要な演算を行わせることにより、コントロールユニットＣＵは、バッテリＢの電池残量に関する情報を取得することができる。すなわち、例えば、バッテリＢの電池残量の読み出しのためのコマンドを受け取ったバッテリユニットＢＵは、電圧センサ４４ｂからバッテリＢの出力電圧を取得し、Ａ／Ｄ変換部４８によるＡ／Ｄ変換およびＣＰＵ４５による所要の演算を行う。演算の結果はコントロールユニットＣＵに送出され、したがって、コントロールユニットＣＵは、指定したバッテリユニットＢＵに備えられるバッテリＢの充電可能な容量（放電可能な容量）の情報を得る。
【０２１２】
また、例えば、コントロールユニットＣＵは、１以上のバッテリユニットＢＵのうち、指定したバッテリユニットの電子スイッチを制御することにより、指定したバッテリユニットと、コントロールユニットＣＵとの間の電気的な接続を制御することができる。すなわち、コントロールユニットＣＵは、１以上のバッテリユニットＢＵのうち、指定したバッテリユニットの充電／放電を制御することができるようになる。言い換えれば、指定されたバッテリユニットの充電／放電は、コントロールユニットＣＵからの充電／放電の開始の指示がなければ開始されない。
【０２１３】
このように、コントロールユニットＣＵは、個々のバッテリユニットＢＵの状態や接続性を監視し、必要に応じて充電／放電の制御を行うことが可能とされている。
【０２１４】
ここで、発電部の発電電力によるバッテリユニットＢＵの充電は、定格容量の最も小さいバッテリＢを備えるバッテリユニットＢＵから優先して行われることが好ましいと考えられる。または、発電部の発電電力によるバッテリユニットＢＵの充電は、充電可能な容量の最も大きい（充電できる余力が最も大きい）バッテリＢを備えるバッテリユニットＢＵから優先して行われることが好ましいと考えられる。同様に、制御システム１から外部機器に対して電力を供給する場合には、複数のバッテリユニットのうち、放電可能な容量の最も大きいバッテリＢを備えるバッテリユニットＢＵから優先して放電が行われることが好ましいと考えられる。
【０２１５】
すなわち、各バッテリユニットＢＵの充電／放電の制御が、各バッテリＢの充電可能な容量／放電可能な容量等の情報に基づいて制御されることが好ましい。
【０２１６】
各バッテリユニットＢＵの充電可能な容量／放電可能な容量等の情報は、接続ＩＤの割り振られたバッテリユニットＢＵのそれぞれに対して所定のコマンドを送出してレスポンスを受け取ることにより、コントロールユニットＣＵが取得することが可能である。
【０２１７】
そこで、コントロールユニットＣＵは、接続ＩＤの割り振られたバッテリユニットＢＵのそれぞれに対して、例えば、バッテリＢの電池残量の読み出しのためのコマンドを順に送出し、各バッテリＢの電池残量に関する情報を取得する。各バッテリＢの電池残量に関する情報を取得することにより、コントロールユニットＣＵは、例えば、いずれのバッテリユニットＢＵから優先して充電／放電を行うかの順位を決定することができる。
【０２１８】
したがって、例えば、コントロールユニットＣＵに装着されているバッテリユニットＢＵが４つであり、そのうちの２つのバッテリユニットＢＵに充電／放電を指示したいとする。このとき、コントロールユニットＣＵは、各バッテリＢの電池残量に関する情報に基づいて決定される優先順位が１番目と２番目のバッテリユニットＢＵを指定（選択）して、これらのバッテリユニットＢＵに充電／放電を指示することになる。
【０２１９】
ところで、本開示の制御システムの構成例における、コントロールユニットＣＵとバッテリユニットＢＵとの間のコマンド／レスポンスのやり取りは、コマンド／レスポンス単位で独立して実行される。具体的には、例えば、コントロールユニットＣＵは、あるコマンドＡを送出すると、一旦別の処理の実行に移り、送出したコマンドＡに対するレスポンスＢが送られてきたところで、レスポンスＢに対応する処理を実行する。
【０２２０】
すなわち、コントロールユニットＣＵは、送出したコマンドに対するレスポンスが、タイムアウトまでの間に送られてくると、受け取ったレスポンスに対応した処理をその都度実行する。また、個々のバッテリユニットＢＵは、その時点でどのような処理をなすべきかを、受け取ったコマンドを都度解析して判定している。これは、本開示の制御システムの構成例では、上述したように、複数のバッテリユニットＢＵを独立して制御することが可能とされるとともに、個々のバッテリユニットＢＵの着脱も自在とされているためである。
【０２２１】
本開示の制御システムの構成例では、バッテリユニットＢＵに対する充電や放電が行われている途中で、コントロールユニットＣＵに装着されたバッテリユニットＢＵの数が変化しうる。したがって、コントロールユニットＣＵは、コントロールユニットＣＵに装着されたバッテリユニットＢＵの数や状態を常時監視しておく必要がある。コントロールユニットＣＵおよびバッテリユニットＢＵが、受け取ったコマンドに対応する処理をその都度実行するようにすることにより、コントロールユニットＣＵは、複数のバッテリユニットＢＵの状態を常時監視することが可能となる。
【０２２２】
そのため、各バッテリユニットＢＵに対する接続ＩＤの割り振りのための一連の処理（以下、接続ＩＤ付与シーケンスと適宜称する。）と、コントロールユニットＣＵに装着されているバッテリユニットＢＵの状態監視のための一連の処理（以下、状態監視シーケンスと適宜称する。）とが、継続して繰り返し実行される。
【０２２３】
以下、コントロールユニットＣＵに装着されたバッテリユニットＢＵの数や状態を常時監視するための方法の一例を説明する。なお、以下の手順を実行するにあたり、ある時点におけるバッテリユニットＢＵの数を格納するための変数（Ｎｔとする。）と、その１つ前の時点におけるバッテリユニットＢＵの数を格納するための変数（Ｎｂとする。）を準備しておく。また、ある時点におけるバッテリユニットＢＵの数と、その１つ前の時点におけるバッテリユニットＢＵの数とが異なっているかどうかを示すフラグ（以下、台数変更フラグと適宜称する。）を準備しておく。
【０２２４】
コントロールユニットＣＵは、コントロールユニットＣＵに装着されたバッテリユニットＢＵの数や状態を常時監視するために、概略的には、接続ＩＤ付与シーケンスと、状態監視シーケンスとを、平行して繰り返し実行している。以下では、状態監視シーケンスとして、接続ＩＤの割り振られた各バッテリユニットＢＵ中のバッテリＢの電池残量の読み出しのための一連の処理（以下、容量検出シーケンスと適宜称する。）が実行される場合を例にとって説明を行う。なお、接続ＩＤ付与シーケンスと、容量検出シーケンスとは、制御システム１が起動している間、繰り返して実行される。
【０２２５】
接続ＩＤ付与シーケンスにおける呼びかけのコマンドに対しては、接続ＩＤの割り振られていないバッテリユニットＢＵのみがレスポンスを返すようにされる。そのため、例えば、コントロールユニットＣＵに対してバッテリユニットＢＵが新たに装着されたり、一度取り外されたバッテリユニットＢＵが再び装着されたりすると、接続ＩＤ付与シーケンスが繰り返されることに伴い、接続ＩＤの割り振りが更新される。
【０２２６】
接続ＩＤ付与シーケンスにおいては、接続ＩＤが割り振られる度に、変数Ｎｔがインクリメントされる。すなわち、接続ＩＤの割り振りは、コントロールユニットＣＵに対して新たに接続されたバッテリユニットＢＵがあるか否かの確認となっている。また、接続ＩＤが新たに割り振られたということは、コントロールユニットＣＵに対して新たに接続されたバッテリユニットＢＵがあるということなので、台数変更フラグがセットされる。
【０２２７】
一方、容量検出シーケンスにおいて、タイムアウトする前にレスポンスを返さないバッテリユニットＢＵがあったとする。
【０２２８】
上述したように、バッテリユニットＢＵ中のバッテリＢの電池残量の読み出しのためのコマンドは、すでに接続ＩＤの割り振られたバッテリユニットＢＵのみに対して送出される。したがって、バッテリＢの電池残量の読み出しのためのコマンドに対するレスポンスがないということは、コマンドの送信先のバッテリユニットＢＵが取り外されたということを意味している。そのため、タイムアウトする前にレスポンスを返さないバッテリユニットＢＵが見つけられる度に、変数Ｎｔがデクリメントされる。また、タイムアウトする前にレスポンスを返さないバッテリユニットＢＵが見つかったということは、コントロールユニットＣＵから取り外されたバッテリユニットＢＵがあるということなので、この場合にも、台数変更フラグはセットされる。
【０２２９】
このように、本開示では、バッテリユニットＢＵの状態を確認するためのコマンドが、現時点でコントロールユニットＣＵに装着されているバッテリユニットＢＵの数を確認するためのコマンドとしての機能を兼ねている。すなわち、例えば、バッテリＢの電池残量の読み出しのためのコマンドが、バッテリユニットＢＵの着脱の有無の確認に利用されている。なお、バッテリユニットＢＵの状態を確認するためのコマンドは、バッテリＢの電池残量の読み出しのためのコマンドに限られず、例えば、バッテリユニットＢＵ中の温度の読み出しのためのコマンド等であってもよい。
【０２３０】
接続ＩＤの割り振りによりコントロールユニットＣＵに捕捉された全てのバッテリユニットＢＵに対する、各バッテリＢの電池残量の情報の取得が終了すると、容量検出シーケンスの繰り返しの一単位が終了したことになる。容量検出シーケンスの繰り返しの一単位が終了すると、例えば、各バッテリＢの電池残量に基づく、充電／放電の優先順位のテーブルの構築が可能となる。各バッテリＢの電池残量の情報の取得が終了した時のＮｔのカウント値は、その時点においてコントロールユニットＣＵに装着されているバッテリユニットＢＵを表している。このようにして、コントロールユニットＣＵは、バッテリユニットＢＵの着脱がある場合においても、ある時点における、コントロールユニットＣＵに装着されたバッテリユニットＢＵの数および状態を把握することができる。
【０２３１】
現時点においてコントロールユニットＣＵに捕捉されている全てのバッテリユニットＢＵに対する、各バッテリＢの電池残量の情報の取得が終了すると、変数Ｎｂに、変数Ｎｔのカウント値がコピーされる。そして、台数変更フラグがリセットされた後、上述した一連の処理が繰り返し実行される。
【０２３２】
上述した一連の処理において、新たにコントロールユニットＣＵに捕捉された全てのバッテリユニットＢＵに対する、各バッテリＢの電池残量の情報の取得が終了すると、変数Ｎｂと変数Ｎｔとが比較される。言い換えれば、１つ前の状態における、コントロールユニットＣＵに装着されていたバッテリユニットＢＵの数と、現時点における、コントロールユニットＣＵに装着されたバッテリユニットＢＵの数とが比較される。
【０２３３】
変数Ｎｂと変数Ｎｔとが一致した場合、現時点でコントロールユニットＣＵに装着されている全てのバッテリユニットＢＵについての状態（バッテリユニットＢＵ中のバッテリＢの電池残量）を確認できたと判断できるから、制御システム１は、ここで初めて充電／放電を行うことのできるモードへ移行される。
【０２３４】
一方、装着が確認された全てのバッテリユニットＢＵ中のバッテリＢの状態の確認がなされないと、変数Ｎｂと変数Ｎｔとは一致しない。
【０２３５】
例えば、現時点においてコントロールユニットＣＵに捕捉されている全てのバッテリユニットＢＵに対する、各バッテリＢの電池残量の情報の取得の途中でバッテリユニットＢＵの数が増減したとする。すなわち、状態監視シーケンスの途中でバッテリユニットＢＵの数が増減したとする。このとき、コントロールユニットＣＵに捕捉されていた全てのバッテリユニットＢＵについての状態の把握ができない場合が発生する。
【０２３６】
そのため、変数Ｎｂと変数Ｎｔとが一致しなかった場合には、制御システム１における、充電／放電を行うことのできるモードへの移行はなされず、処理が接続ＩＤの割り振りに戻される。
【０２３７】
例えば、コントロールユニットＣＵに装着されている３つのバッテリユニットＢＵに対し、接続ＩＤとして、“ＡＡＡ”、“ＢＢＢ”、“ＣＣＣ”がそれぞれ割り振られていたとする。すなわち、コントロールユニットＣＵは、この時点では、自身に装着されているバッテリユニットＢＵの数が合計３つであるとして状態監視シーケンスをはじめとする各種の処理を継続する。
【０２３８】
例えば、コントロールユニットＣＵが、接続ＩＤが“ＡＡＡ”とされたバッテリユニットＢＵについての状態の確認後に、接続ＩＤが“ＢＢＢ”とされたバッテリユニットＢＵについての状態の確認を行っているとする。接続ＩＤが“ＢＢＢ”とされたバッテリユニットＢＵについての状態の確認中に、すでに状態の確認を終えた、接続ＩＤが“ＡＡＡ”とされたバッテリユニットＢＵが取り外されたとする。すると、次にバッテリユニットＢＵの数の確認がされるまで（接続ＩＤ付与シーケンスが再度繰り返されるまで）は、自身に装着されているバッテリユニットＢＵの数が実際には２つであるとしても、コントロールユニットＣＵは、バッテリユニットＢＵの数が３つであるものとして各種の処理を継続することになる。
【０２３９】
なお、例えば、コントロールユニットＣＵに対して、接続ＩＤとして、“ＢＢＢ”、“ＣＣＣ”がそれぞれ割り振られているバッテリユニットＢＵが装着されており、接続ＩＤが“ＢＢＢ”とされたバッテリユニットＢＵの状態の確認中であったとする。このときに、コントロールユニットＣＵに対して、新たにバッテリユニットＢＵが装着されると、このバッテリユニットＢＵに対しては、接続ＩＤとして“ＡＡＡ”が新たに割り振られる。
【０２４０】
この場合は、コントロールユニットＣＵは、接続ＩＤとして、“ＢＢＢ”、“ＣＣＣ”、“ＡＡＡ”の割り振りがなされていると判断する。すると、状態監視シーケンスが継続されることにより、接続ＩＤとして“ＡＡＡ”が新たに割り振られたバッテリユニットＢＵに対しても状態の確認がなされる。
【０２４１】
上述したように、容量検出シーケンスの繰り返しの一単位が終了すると、現時点でコントロールユニットＣＵに装着されている全てのバッテリユニットＢＵについての状態が把握される。現時点でコントロールユニットＣＵに装着されている全てのバッテリユニットＢＵについての状態が把握されると、例えば、各バッテリＢの電池残量に基づく、充電／放電の優先順位のテーブルが構築される。さらに、容量検出シーケンスの繰り返しの一単位の終了後、変数Ｎｂと変数Ｎｔとが一致しているか否かが判定され、変数Ｎｂと変数Ｎｔとが一致している場合に、制御システム１が、充電／放電を行うことのできるモードへと移行される。
【０２４２】
制御システム１が、充電／放電を行うことのできるモードへと移行されると、コントロールユニットＣＵは、例えば、各バッテリＢの電池残量に基づく、充電／放電の優先順位に従って、バッテリユニットＢＵに充電／放電を指示する。
【０２４３】
ところで、本開示では、例えば、バッテリＢの電池残量の読み出しのためのコマンドが、バッテリユニットＢＵの着脱の有無の確認に利用されている。
【０２４４】
コントロールユニットＣＵに装着されたバッテリユニットＢＵの数や状態を常時監視する観点からすると、バッテリユニットＢＵの着脱の有無の確認は、できるだけ短い間隔で行われることが好ましい。すなわち、容量検出シーケンスが繰り返し実行され、バッテリＢの電池残量の読み出しのためのコマンドが適宜送出され続けることが好ましい。
【０２４５】
ところが、通常、Ａ／Ｄ変換には誤差が含まれるため、バッテリＢの出力電圧（放電電圧）をもとにして、バッテリＢの充電可能な容量（放電可能な容量）を推定しようとすると、容量検出シーケンスの繰り返しごとに、充電／放電の優先順位が更新されてしまう。すなわち、ある時点における充電／放電の優先順位と、容量検出シーケンスがさらに１回行われた時点における充電／放電の優先順位とが異なったものとなってしまうことがある。特に、複数のバッテリＢ間の充電可能な容量（放電可能な容量）の差がごく小さかった場合、充電／放電の優先順位が、容量検出シーケンスの繰り返しごとに変わってしまう。
【０２４６】
図１２Ａ〜図１２Ｄは、放電の優先順位と、バッテリユニットＢＵに対する放電の指示およびバッテリユニットＢＵからの放電との間の関係を説明するための略線図である。
【０２４７】
図１２Ａに示すように、例えば、ある時点において、コントロールユニットＣＵが、３つのバッテリユニットＢＵａ、ＢＵｂおよびＢＵｃを捕捉していたとする。また、これらに対して、接続ＩＤとして、順に、“ＡＡＡ”、“ＢＢＢ”、“ＣＣＣ”が割り振られていたとする。この時点における、各バッテリユニットＢＵａ、ＢＵｂおよびＢＵｃ中のバッテリＢａ、ＢｂおよびＢｃの電池残量が、例えば、それぞれの定格容量に対して、９０％、８９％、８８％であったとする。
【０２４８】
このとき、例えば、コントロールユニットＣＵが、放電可能な容量の最も大きいバッテリＢを備えるバッテリユニットＢＵから優先して放電を指示するように設定されていたとする。すなわち、現時点における放電の優先順位は、バッテリユニットＢＵａが１位、バッテリユニットＢＵｂが２位、バッテリユニットＢＵｃが３位となる。
【０２４９】
なお、図１２Ａ〜図１２Ｄにおける黒丸の中の白色の数字は、現時点における放電の優先順位を示している。以下の説明においても、同様とする。
【０２５０】
したがって、制御システム１から外部機器に対して電力を供給する場合、コントロールユニットＣＵは、図１２Ａ中に矢印で示したように、現時点において放電の優先順位の最も高いバッテリユニットＢＵａに放電を指示する。このときのバッテリユニットＢＵａに対する放電の指示は、接続ＩＤにより送信先が指定されてコントロールユニットＣＵから送出される。
【０２５１】
ここで、図１２Ａにより示した状態における放電の指示から次の放電の指示までの間に、接続ＩＤ付与シーケンスおよび容量検出シーケンスの繰り返しの一単位が終了して、例えば、図１２Ｂに示すように、放電の優先順位が入れ替わってしまうことがある。本開示の制御システムの構成例では、コントロールユニットＣＵが、コマンドに対するレスポンスを待つ間にも、他の処理を実行しているからである。
【０２５２】
図１２Ｂは、図１２Ａにより示した状態から、接続ＩＤ付与シーケンスおよび容量検出シーケンスの繰り返しの一単位の終了した時点における放電の優先順位の例を示している。図１２Ｂに示す例では、容量検出シーケンスの繰り返しの一単位の終了した時点において、放電の優先順位が、バッテリユニットＢＵａが３位、バッテリユニットＢＵｂが１位、バッテリユニットＢＵｃが２位となっている。
【０２５３】
図１２Ｂに示すように、例えば、この時点では、矢印Ｅｄにより模式的に示すように、バッテリユニットＢＵａからの放電が開始されている。すなわち、本来は、現時点における放電の優先順位が１位であるバッテリユニットＢＵｂから放電がなされるべきであるのに、現時点における放電の優先順位が３位であるバッテリユニットＢＵａから放電がなされている。
【０２５４】
さらに、図１２Ｂに示す状態において、外部機器の必要とする電力が増加して、２つ目のバッテリユニットからも放電を行う必要が生じたとする。すると、コントロールユニットＣＵは、放電の優先順位に基づき、この時点における放電の優先順位が２位であるバッテリユニットＢＵｃに対して放電を指示しなければならないことになる。なお、コントローラＣＵが、バッテリユニットＢＵａに加えて２つ目のバッテリユニットＢＵに対して放電を指示できるのは、上述した、変数Ｎｂと変数Ｎｔとが一致した後である。すなわち、現時点でコントロールユニットＣＵに装着されている全てのバッテリユニットＢＵについての状態の確認は済んでいるから、充電／放電の優先順位の確定している状態であることが保証されている。
【０２５５】
ところが、この時点における放電の優先順位が２位であるバッテリユニットＢＵｃに対して、コントロールユニットＣＵが放電を指示すると、この時点において放電可能な容量の最も大きいバッテリＢｂを備えるバッテリユニットＢＵｂが見逃されてしまう。
【０２５６】
仮に、この時点における放電の優先順位が２位であるバッテリユニットＢＵｃに対して、コントロールユニットＣＵが放電を指示したとする。ところが、次に容量検出シーケンスの繰り返しの一単位が終了した時点で、バッテリユニットＢＵｃの放電の優先順位が２位である保証はない。
【０２５７】
また、例えば、図１２Ｃに示すように、ある時点における放電の優先順位が、バッテリユニットＢＵａが１位、バッテリユニットＢＵｂが２位、バッテリユニットＢＵｃが３位であったとする。このとき、コントロールユニットＣＵが、放電の優先順位に基づき、図１２Ｃ中に矢印で示すように、バッテリユニットＢＵａに放電を指示していたとする。
【０２５８】
バッテリユニットＢＵａからの放電が開始され、次の容量検出シーケンスの繰り返しの一単位が終了し、例えば、図１２Ｄに示すように、放電の優先順位が入れ替わっていたとする。図１２Ｄに示す例では、容量検出シーケンスの繰り返しの一単位の終了時において、放電の優先順位は、バッテリユニットＢＵａが２位、バッテリユニットＢＵｂが１位、バッテリユニットＢＵｃが３位となっている。例えば、この時点では、図１２Ｄに矢印Ｅｄにより示すように、バッテリユニットＢＵａからの放電が開始されている。
【０２５９】
このとき、２つ目のバッテリユニットからも放電を行う必要が生じたとすると、コントロールユニットＣＵは、放電の優先順位に基づき、この時点における放電の優先順位が２位であるバッテリユニットＢＵａに対して放電を指示しなければならないことになる。ところが、バッテリユニットＢＵａはすでに放電を開始しており、コントロールユニットＣＵからの放電の指示が、バッテリユニットＢＵａに向けて重ねて送出されることになってしまう。
【０２６０】
このように、現時点における、充電／放電の優先順位に基づいて複数のバッテリユニットに対して充電／放電の指示をしようとすると、制御システムが誤動作してしまうおそれがある。
【０２６１】
さらに、本開示の制御システムの構成例では、バッテリユニットＢＵに対する充電や放電が行われている途中で、コントロールユニットＣＵに装着されたバッテリユニットＢＵの数が変化しうる。
【０２６２】
例えば、ある時点において、充電／放電の優先順位がｎ番目（ｎは自然数とする。）のバッテリユニットＢＵに充電／放電を指示した後、優先順位が（ｎ＋１）番目のバッテリユニットＢＵに対して、さらに充電／放電を指示しようとしていたとする。
【０２６３】
ところが、本開示の制御システムの構成例では、ｎ番目のバッテリユニットＢＵに対する指示と、（ｎ＋１）番目のバッテリユニットＢＵに対する指示との間に、バッテリユニットＢＵの数が変化しうる。すると、指示の対象となる（ｎ＋１）番目のバッテリユニットＢＵがもはや存在しない状況も起こりうる。
【０２６４】
また、コントロールユニットＣＵに装着されたバッテリユニットＢＵの数が変化すると、容量検出シーケンスの繰り返しがなされることにより、充電／放電の優先順位が更新されることになる。この場合、その時点における充電／放電の優先順位に基づいて、複数のバッテリユニットＢＵに対して単純に充電／放電を指示してしまうと、上述した問題に加えて、別の好ましくない状況も生じうる。
【０２６５】
図１３Ａ〜図１３Ｄは、放電の優先順位と、バッテリユニットＢＵに対する放電の指示およびバッテリユニットＢＵからの放電との間の関係を説明するための略線図である。
【０２６６】
図１３Ａに示すように、例えば、ある時点において、コントロールユニットＣＵが、４つのバッテリユニットＢＵａ、ＢＵｂ、ＢＵｃおよびＢＵｄを捕捉していたとする。また、これらに対して、接続ＩＤとして、順に、“ＡＡＡ”、“ＢＢＢ”、“ＣＣＣ”、“ＤＤＤ”が割り振られていたとする。この時点における、放電の優先順位は、例えば、バッテリユニットＢＵａが１位、バッテリユニットＢＵｂが２位、バッテリユニットＢＵｃが３位、バッテリユニットＢＵｄが４位であったとする。この時点では、例えば、２つのバッテリユニットＢＵから放電を行っていたとする。
【０２６７】
次に、例えば、図１３Ｂに示すように、コントロールユニットＣＵからバッテリユニットＢＵａが取り外されたとする。すると、容量検出シーケンスの繰り返しに伴って、バッテリユニットＢＵｂ、ＢＵｃおよびＢＵｄに対する放電の優先順位が更新される。図１３Ｂに示す状態において、放電の優先順位が、例えば、バッテリユニットＢＵｂが３位、バッテリユニットＢＵｃが１位、バッテリユニットＢＵｄが２位であったとする。
【０２６８】
２つのバッテリユニットから放電を行わせる必要があることと、図１３Ｂに示す状態における、放電の優先順位とから単純に判断すると、放電の優先順位が１位と２位のバッテリユニットＢＵからの放電がなされていなければならないはずである。そこで、コントロールユニットＣＵは、この時点で放電の優先順位が１位であるバッテリユニットＢＵｃに対して、放電を指示しなければならないこととなる。このとき、すでに放電が指示されているバッテリユニットＢＵｂからの放電は継続されている。
【０２６９】
なお、図１３Ｂに示す状態においては、各バッテリユニットＢＵに対して割り振られた接続ＩＤが、図１３Ａに示す状態から変更されている可能性もあるが、以下の説明では、接続ＩＤの図示を適宜省略することとする。コントロールユニットＣＵがバッテリユニットＢＵｃに対して充電／放電を指示するためには、各バッテリユニットＢＵに対する接続ＩＤが割り振られてさえいればよいからである。また、上述した一連の処理においては、コントロールユニットＣＵからの放電の指示は、接続ＩＤおよび充電／放電の優先順位の確定後に行われるからである。
【０２７０】
次に、バッテリユニットＢＵｃに対する放電の指示から、バッテリユニットＢＵｃが実際に放電を開始するまでの間に、容量検出シーケンスの繰り返しの一単位が終了して、図１３Ｃに示すように、放電の優先順位が入れ替わってしまったとする。
【０２７１】
この時点における、放電の優先順位が２位であるバッテリユニットＢＵが、図１３Ｃに示すように、例えば、バッテリユニットＢＵｄであったとする。すると、コントロールユニットＣＵは、放電の優先順位が２位であるバッテリユニットＢＵｄから放電を行わせようとして、バッテリユニットＢＵｄに対して放電を指示してしまうことになる。このとき、すでに放電が指示されているバッテリユニットＢＵｂおよびバッテリユニットＢＵｃからの放電は継続される。
【０２７２】
バッテリユニットＢＵｄに対して放電の指示が与えられてしまうと、バッテリユニットＢＵｄが放電を開始することにより、本来は２つのバッテリユニットＢＵから放電を行わせるはずであったのに、３つのバッテリユニットＢＵから放電がなされてしまう。すなわち、その時点における放電の優先順位に基づいて、複数のバッテリユニットＢＵに対して単純に放電を指示してしまうと、時間の経過につれて、放電を行うバッテリユニットＢＵの数が次第に増加していってしまう。
【０２７３】
充電の場合も同様に、その時点における充電の優先順位に基づいて、複数のバッテリユニットＢＵに対して単純に充電を指示してしまうと、充電を行うバッテリユニットＢＵの数が次第に増加していってしまう。言い換えれば、消費電力が増加し続け、発電部からみた負荷が増加し続けてしまうことになる。
【０２７４】
すなわち、複数のバッテリユニットＢＵの着脱を自在とすると、バッテリユニットＢＵに対するコントロールユニットＣＵからの指示と、指示を受け取ったバッテリユニットＢＵの動作との間に、充電／放電の優先順位の入れ替わりが生じうる。言い換えれば、ある時点における、充電／放電の優先順位に基づいた指示が、その前の時点における、充電／放電の優先順位に則した指示である保証はない。
【０２７５】
このような問題は、二次電池に対する充電時や二次電池からの放電時における、二次電池の接続数の変化がない一般的な制御装置では、想定する必要のなかった問題である。
【０２７６】
「バッテリユニットが複数の場合の充電手順」
まず、本開示に適用可能な充電手順について説明を行う。以下に例示する手順は、充電を開始させるバッテリユニットＢＵを新たに増やしたいときの手順である。
【０２７７】
本開示に適用可能な充電手順では、概略的には、あるバッテリユニットＢＵに対してコントロールユニットＣＵから充電の指示を行うまでにバッテリユニットＢＵの着脱があった場合、コントロールユニットＣＵは、全てのバッテリユニットＢＵに対する充電を順次解除する。全てのバッテリユニットＢＵに対する充電が解除されると、コントロールユニットＣＵは、指示を与えようとする時点における、充電の優先順位の最も高いバッテリユニットＢＵに対して充電の開始を指示する。１つ目のバッテリユニットに充電の指示を与えた後は、バッテリユニットＢＵの着脱が行われない限りは、コントロールユニットＣＵは、充電を指示すべき数に達するまで、バッテリユニットＢＵに対して充電の開始を順次指示していく。
【０２７８】
図１４は、充電の優先順位に基づいて、複数のバッテリユニットに充電の指示を与える場合の処理の一例を示すフローチャートである。以下に説明する一連の処理は、例えば、コントロールユニットＣＵのＣＰＵ１３により実行される。
【０２７９】
上述したように、制御システム１は、現時点でコントロールユニットＣＵに装着されている全てのバッテリユニットＢＵについての状態の確認が終了しなければ、充電を行うことのできるモードへ移行されない。言い換えれば、上述した、変数Ｎｂと変数Ｎｔとが一致した場合に、制御システム１は、充電を行うことのできるモードへ移行される。なお、変数Ｎｂと変数Ｎｔとが一致しなかった場合は、接続ＩＤ付与シーケンスおよび状態監視シーケンスの繰り返しに処理が戻される。以下、充電を行うことのできるモードを「充電モード」と適宜称する。
【０２８０】
充電モードにおいては、まず、ステップＳｔ３１において、コントロールユニットＣＵに接続されていたバッテリユニットＢＵの数に変更があったか否かが判断される。すなわち、例えば、台数変更フラグがセットされているか否かが判定される。
【０２８１】
コントロールユニットＣＵに接続されていたバッテリユニットＢＵの数に変更があった場合には、処理はステップＳｔ３２へと進められる。一方、コントロールユニットＣＵに接続されていたバッテリユニットＢＵの数に変更がなかった場合には、処理はステップＳｔ３７へと進められる。
【０２８２】
コントロールユニットＣＵに接続されていたバッテリユニットＢＵの数に変更があった場合には、ステップＳｔ３２において、コントロールユニットＣＵに接続されている全てのバッテリユニットＢＵに対する充電が停止されているか否かが判断される。充電が継続されているバッテリユニットＢＵが見つかった場合には、ステップＳｔ３６において、充電が継続されているバッテリユニットＢＵに対して、充電の停止のコマンドが送出される。なお、充電の停止のコマンドの送出の後、処理がステップＳｔ３１に戻されるようにされていてもよい。
【０２８３】
すなわち、本例では、制御システム１が充電を優先するモードにあるときに、バッテリユニットＢＵの数に変更があると、全てのバッテリユニットＢＵに対する充電が一旦キャンセルされる。全てのバッテリユニットＢＵに対する充電を一旦キャンセルさせるのは、充電を行うバッテリユニットＢＵの数の増加を防止するためである。なお、本例の処理に従う場合には、発電部により得られる電力のうち、充電に充てられずに捨てられる電力が発生するが、全てのバッテリユニットＢＵに対する充電が停止されている時間は、数百ミリ秒から数秒程度のごく短い時間だけである。
【０２８４】
一方、コントロールユニットＣＵに接続されている全てのバッテリユニットＢＵに対する充電が停止されている場合には、処理はステップＳｔ３３へと進められる。ステップＳｔ３３においては、現時点における、充電の優先順位の最も高いバッテリユニットＢＵが検索される。すなわち、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、充電の優先順位が１位とされたバッテリユニットＢＵが検索され、ステップＳｔ３４において、該バッテリユニットＢＵのみに充電の指示がなされる。
【０２８５】
ステップＳｔ３４において、指定されたバッテリユニットＢＵに対する充電の指示がなされた後、処理はステップＳｔ３５へと進められ、ステップＳｔ３５において、台数変更フラグがリセットされる。
【０２８６】
充電モードの終了後は、接続ＩＤ付与シーケンスおよび状態監視シーケンスの繰り返しに処理が戻される。
【０２８７】
ステップＳｔ３１において、コントロールユニットＣＵに接続されていたバッテリユニットＢＵの数に変更がなかったと判断された場合には、処理はステップＳｔ３７へと進められる。コントロールユニットＣＵに接続されていたバッテリユニットＢＵの数に変更がなかったということは、１つ前の充電モードにおける状態と比較したときに、充電の優先順位が変更されている可能性のみ考慮すればよいということである。このとき、すでに充電の指示がされているバッテリユニットＢＵの数がｎであるとする。
【０２８８】
ステップＳｔ３７においては、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、充電の優先順位が（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵに対してすでに充電の指示がなされているか否かが判断される。例えば、すでに２つのバッテリユニットＢＵに対する充電が行われている場合には、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、充電の優先順位が３位のバッテリユニットＢＵに対してすでに充電の指示がなされているか否かが判断される。
【０２８９】
なお、コントロールユニットＣＵは、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、充電の優先順位に関する情報に加えて、すでに充電を指示したバッテリユニットＢＵの数に関する情報を有している。すなわち、例えば、コントロールユニットＣＵは、各バッテリユニットＢＵの電子スイッチのオン／オフに関する設定指示の情報を保持している。
【０２９０】
充電の指示を与えようとしているバッテリユニットＢＵに対する充電がすでに行われている場合（充電の開始を指示済みである場合）には、ステップＳｔ３８において、充電の対象として最も適切であると考えられるバッテリユニットＢＵが検索される。具体的には、コントロールユニットＣＵは、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、充電の優先順位が１位からｎ位までのバッテリユニットＢＵから、充電の対象として最も適切であると考えられるバッテリユニットＢＵを１つ選択する。
【０２９１】
そして、充電の対象として最も適切であると考えられるバッテリユニットＢＵが選択されると、コントロールユニットＣＵは、選択されたバッテリユニットＢＵに対して充電の開始を指示する。
【０２９２】
より具体的には、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、充電の優先順位が１位からｎ位までのバッテリユニットＢＵのうち、充電の優先順位の高いものから順に、まだ充電の指示されていないバッテリユニットＢＵが検索される。コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点において、（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵよりも優先順位が高いｎ個の中に、まだ充電の開始の指示されていないバッテリユニットＢＵが存在しているはずだからである。
【０２９３】
したがって、まず、（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵよりも優先順位が高いｎ個のバッテリユニットＢＵが、充電の優先順位の高い方から順に調べられる。そして、まだ充電の開始の指示されていないバッテリユニットＢＵが見つけられると、ステップＳｔ３９において、そのバッテリユニットＢＵのみに対して充電が指示される。
【０２９４】
図１５Ａおよび図１５Ｂは、充電の優先順位と、バッテリユニットＢＵに対する充電の指示およびバッテリユニットＢＵへの充電との間の関係を説明するための略線図である。図１５Ｂは、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、充電の優先順位と、充電が行われているバッテリユニットＢＵとの関係の一例を示している。図１５Ａは、図１５Ｂに示す状態の１つ前の充電モードにおける状態の一例を示している。
【０２９５】
いま、図１５Ａに示すように、コントロールユニットＣＵに接続されているバッテリユニットＢＵの数が全部で８つであるとし、８つのうち、すでに４つには充電の指示がなされていたとする（ｎ＝４）。なお、図１５Ａおよび図１５Ｂでは、バッテリユニットＢＵへの充電を矢印Ｃｃにより模式的に示した。
【０２９６】
この場合において、充電を行わせるバッテリユニットＢＵをさらに１つ増やして、合計で５つのバッテリユニットＢＵに充電を行わせたいとする。
【０２９７】
この場合、図１５Ｂに示すように、バッテリユニットＢＵに対して新たに充電の指示を与えようとしている時点においては、すでに４つのバッテリユニットＢＵへの充電が行われている。このとき、コントロールユニットＣＵは、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、充電の優先順位が５位のバッテリユニットＢＵａに対して充電が行われているか否かを調べる。
【０２９８】
ここで、図１５Ｂに示すように、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、充電の優先順位が５位のバッテリユニットＢＵａに対して、すでに充電が行われていたとする。そうすると、充電の優先順位が５位のバッテリユニットＢＵａを除く７つのバッテリユニットＢＵのうち、３つのバッテリユニットＢＵに対してもすでに充電の指示がなされているということがわかる。
【０２９９】
このことを言い換えると、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、充電の優先順位が１位から４位までのバッテリユニットＢＵの中に、まだ充電が行われていないバッテリユニットＢＵが少なくとも１つ見つかるということである。
【０３００】
そこで、コントロールユニットＣＵは、まず、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、充電の優先順位が１位から４位までのバッテリユニットＢＵを１位から順に検索する。そして、まだ充電の開始の指示されていないバッテリユニットＢＵが見つかれば、そのバッテリユニットＢＵに対してのみ、充電を指示する。したがって、図１５Ｂに示す場合であれば、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、充電の優先順位が２位のバッテリユニットＢＵｂに対して、充電の開始が指示されることになる。
【０３０１】
一方、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、充電の優先順位が（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵに対する充電がまだ行われていない場合には、処理はステップＳｔ４０に進められる。ステップＳｔ４０において、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、充電の優先順位が（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵに対して、充電の開始が指示される。
【０３０２】
充電の優先順位が（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵに対する充電がまだ行われていない場合には、充電の優先順位が（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵに対して、素直に充電の開始を指示して何ら問題はないからである。なお、現時点における、充電の優先順位が（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵが、１つ前の充電モードにおいて（ｎ＋１）位であった保証はない。しかしながら、すでにｎ個のバッテリユニットＢＵに対しては充電が行われているのであるから、現時点における、充電の優先順位に基づいて充電の対象を指定する観点からすると、現時点において（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵを選択することは妥当といえる。
【０３０３】
もちろん、現時点において、（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵよりも最適なバッテリユニットＢＵが存在する可能性もあるが、この時点で優先順位が入れ替わっているということは、その差はＡ／Ｄ変換のノイズレベル程度の差でしかないと判断できる。したがって、現時点において、（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵよりも最適なバッテリユニットＢＵが存在したとしても、充電の対象として（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵを選択したところで大きな差はないと考えられる。
【０３０４】
なお、本例のステップＳｔ３７においては、充電対象のバッテリユニットＢＵを追加することを前提に説明してきたが、この前の段階で、追加して充電指示すべきか否かを判断するようにしてもよい。すなわち、ステップＳｔ３１とステップＳｔ３７の間において、追加して充電指示をすべきか否かを、（環境に応じて発電する）発電部の発電状況に応じて判断し、発電量が多いために追加して発電指示すべきと判断したときのみ、ステップＳＴ３７を実行するようにしてもよい。さらにまた、（環境に応じて発電する）発電部の発電量が少なくなった場合には、最後に追加した（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵから順番に充電停止の指示を出すよう、処理を追加してもよい。この場合、さらに発電量が減少した場合に備え、（ｎ＋１）位よりも上位のバッテリユニットＢＵに対しても引き続き充電停止の指示を行えるようにしておく方がよい。
【０３０５】
図１５Ａおよび図１５Ｂにより概略的に示したように、コントロールユニットＣＵは、あるバッテリユニットに対して充電の指示を与えようとする時点の１つ前の充電モードにおける、充電の優先順位に関する情報を保持していない。しかしながら、コントロールユニットＣＵは、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、充電の優先順位に関する情報と、すでに充電を指示したバッテリユニットＢＵの数に関する情報とを有している。
【０３０６】
したがって、上述した手順に従えば、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、充電の優先順位に関する情報に基づいて、その時点において、充電の対象として適切と考えられるバッテリユニットＢＵに指示を与えることができる。
【０３０７】
以上の手順に従って、所望する台数に達するまでバッテリユニットＢＵに順次充電を指示していくことにより、コントロールユニットＣＵが同一のバッテリユニットＢＵに対して充電の指示を重ねて送出してしまうことを防止できる。また、充電の優先順位の低いバッテリユニットＢＵに対して充電の指示を送出してしまうことが防止される。
【０３０８】
「バッテリユニットが複数の場合の放電手順」
次に、本開示に適用可能な放電手順について説明を行う。以下に例示する手順は、放電を開始させるバッテリユニットＢＵを新たに増やしたいときの手順である。
【０３０９】
本開示に適用可能な放電手順は、上述した充電手順と異なり、あるバッテリユニットＢＵに対してコントロールユニットＣＵから放電の指示を行うまでにバッテリユニットＢＵの着脱があった場合、全てのバッテリユニットＢＵに対しての放電の解除はなされない。すなわち、放電モードから次の放電モードまでの遷移において、少なくとも１つのバッテリユニットＢＵからの放電が継続される。
【０３１０】
概略的には、あるバッテリユニットＢＵに対してコントロールユニットＣＵから放電の指示を行うまでにバッテリユニットＢＵの着脱があった場合、コントロールユニットＣＵは、１つのバッテリユニットＢＵを残して他からの放電を順次解除する。他の全てのバッテリユニットＢＵに対する放電が解除された後、バッテリユニットＢＵの着脱が行われない限りは、コントロールユニットＣＵは、放電を指示すべき数に達するまで、バッテリユニットＢＵに対して放電の開始を順次指示していく。
【０３１１】
図１６は、放電の優先順位に基づいて、複数のバッテリユニットに放電の指示を与える場合の処理の一例を示すフローチャートである。以下に説明する一連の処理は、例えば、コントロールユニットＣＵのＣＰＵ１３により実行される。
【０３１２】
上述したように、制御システム１は、現時点でコントロールユニットＣＵに装着されている全てのバッテリユニットＢＵについての状態の確認が終了しなければ、放電を行うことのできるモードへ移行されない。言い換えれば、上述した、変数Ｎｂと変数Ｎｔとが一致した場合に、制御システム１は、放電を行うことのできるモードへ移行される。なお、変数Ｎｂと変数Ｎｔとが一致しなかった場合は、接続ＩＤ付与シーケンスおよび状態監視シーケンスの繰り返しに処理が戻される。以下、放電を行うことのできるモードを「放電モード」と適宜称する。
【０３１３】
放電モードにおいては、まず、ステップＳｔ４１において、コントロールユニットＣＵに接続されていたバッテリユニットＢＵの数に変更があったか否かが判断される。すなわち、例えば、台数変更フラグがセットされているか否かが判定される。
【０３１４】
コントロールユニットＣＵに接続されていたバッテリユニットＢＵの数に変更があった場合には、処理はステップＳｔ４２へと進められる。一方、コントロールユニットＣＵに接続されていたバッテリユニットＢＵの数に変更がなかった場合には、処理はステップＳｔ４５へと進められる。
【０３１５】
コントロールユニットＣＵに接続されていたバッテリユニットＢＵの数に変更があった場合には、ステップＳｔ４２において、現時点における、放電の優先順位の最も高いバッテリユニットＢＵが検索される。すなわち、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、放電の優先順位が１位とされたバッテリユニットＢＵが検索され、ステップＳｔ４３において、該バッテリユニットＢＵのみに放電の指示がなされる。以下では、ステップＳｔ４３において放電の開始の指示されたバッテリユニットＢＵを、放電継続ＢＵと称することとする。
【０３１６】
ステップＳｔ４３において、放電継続ＢＵの指定がなされた後、処理はステップＳｔ４４へと進められ、ステップＳｔ４４において、台数変更フラグがリセットされる。なお、必要に応じて、放電継続ＢＵの数を２以上とし、他のバッテリユニットＢＵへの放電の指示を停止させるステップに進むようにしてもよい。２つ以上のバッテリユニットＢＵに放電を指示するか否か（放電継続ＢＵの数を２以上とするか否か）は、接続される負荷に必要な電力量に応じて適宜設定される。
【０３１７】
放電モードの終了後は、接続ＩＤ付与シーケンスおよび状態監視シーケンスの繰り返しに処理が戻される。
【０３１８】
一方、ステップＳｔ４１において、コントロールユニットＣＵに接続されていたバッテリユニットＢＵの数に変更がなかったと判断された場合には、処理はステップＳｔ４５へと進められる。
【０３１９】
ステップＳｔ４５においては、放電継続ＢＵに対する放電の指示後の放電停止処理（以下、初期停止処理と適宜称する。）が完了しているかが判断される。初期停止処理は、放電継続ＢＵを指定した後、放電継続ＢＵを除く他のバッテリユニットＢＵからの放電を順次停止させる処理である。初期停止処理が完了していない場合には、処理はステップＳｔ４６へと進められる。一方、初期停止処理が完了した場合には、処理はステップＳｔ４８へと進められる。なお、放電がなされているべきバッテリユニットＢＵからの放電がすでになされており、かつバッテリユニットＢＵの着脱もなかった場合にも、処理はステップＳｔ４８へと進められる。
【０３２０】
ステップＳｔ４６では、ステップＳｔ４３において放電の指示されたバッテリユニットＢＵ（放電継続ＢＵ）を除く全てのバッテリユニットＢＵに対する放電が停止されているか否かが判断される。放電が継続されているバッテリユニットＢＵが見つかった場合には、ステップＳｔ４７において、放電が継続されているバッテリユニットＢＵに対して、放電の停止のコマンドが送出される。
【０３２１】
すなわち、本例では、制御システム１が放電を優先するモードにあるときに、バッテリユニットＢＵの数に変更があると、放電モードに移行した時点において、充電の優先順位が１位のバッテリユニットＢＵに対して放電の開始が指示される。接続ＩＤ付与シーケンスおよび状態監視シーケンスの繰り返しにより、制御システム１が再び放電モードに移行されると、ステップＳｔ４３において放電の開始の指示されたバッテリユニットＢＵ（放電継続ＢＵ）を除く他のバッテリユニットＢＵからの放電が順次解除される。放電継続ＢＵを除く他のバッテリユニットＢＵからの放電が全て解除されると、初期停止処理の完了となる。
【０３２２】
上述した充電手順と異なり、全てのバッテリユニットＢＵからの放電を一旦キャンセルさせないのは、外部機器に対するコントロールユニットＣＵからの電力の供給を継続させるためである。
【０３２３】
なお、制御システム１においては、あるバッテリユニットＢＵからの放電を行わせながら、別のバッテリユニットＢＵへの充電を行わせることも可能とされる。例えば、あるバッテリユニットＢＵから別のバッテリユニットＢＵに対して充電を行うことも可能とされている。そのため、放電の停止のコマンドとともに、充電の停止のコマンドが送出されるようにされていてもよい。
【０３２４】
放電継続ＢＵを除く全てのバッテリユニットＢＵに対する放電が停止されている場合には、処理はステップＳｔ４８へと進められる。
【０３２５】
ステップＳｔ４８においては、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、放電の優先順位が（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵに対してすでに放電の指示がなされているか否かが判断される。
【０３２６】
なお、コントロールユニットＣＵは、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、放電の優先順位に関する情報に加えて、すでに放電を指示したバッテリユニットＢＵの数に関する情報を有している。すなわち、例えば、コントロールユニットＣＵは、各バッテリユニットＢＵの電子スイッチのオン／オフに関する設定指示の情報を保持している。
【０３２７】
放電の指示を与えようとしているバッテリユニットＢＵに対する放電がすでに行われている場合（放電の開始を指示済みである場合）には、ステップＳｔ４９において、放電の対象として最も適切であると考えられるバッテリユニットＢＵが検索される。上述した充電手順の場合と同様にして、まず、（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵよりも優先順位が高いｎ個のバッテリユニットＢＵが、放電の優先順位の高い方から順に調べられる。そして、まだ放電の開始の指示されていないバッテリユニットＢＵが見つけられると、ステップＳｔ５０において、そのバッテリユニットＢＵのみに対して放電が指示される。
【０３２８】
一方、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、放電の優先順位が（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵに対する放電がまだ行われていない場合には、処理はステップＳｔ５１に進められる。ステップＳｔ５１において、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、放電の優先順位が（ｎ＋１）位のバッテリユニットＢＵに対して、放電の開始が指示される。
【０３２９】
放電モードの終了後は、接続ＩＤ付与シーケンスおよび状態監視シーケンスの繰り返しに処理が戻される。
【０３３０】
上述した手順に従えば、コントロールユニットＣＵが指示を与えようとする時点における、放電の優先順位に関する情報に基づいて、その時点において、放電の対象として適切と考えられるバッテリユニットＢＵに指示を与えることができる。
【０３３１】
以上の手順に従って、所望する台数に達するまでバッテリユニットＢＵに順次放電を指示していくことにより、コントロールユニットＣＵが同一のバッテリユニットＢＵに対して放電の指示を重ねて送出してしまうことを防止できる。また、放電の優先順位の低いバッテリユニットＢＵに対して放電の指示を送出してしまうことが防止される。
【０３３２】
以上の説明から明らかなように、放電モードにおいては、コントロールユニットＣＵに接続されていたバッテリユニットＢＵの数に変更があったとしても、放電を継続しているバッテリユニットＢＵが存在している。したがって、放電の継続性が保証され、外部機器に対するコントロールユニットＣＵからの電力の供給が途切れることがない。
【０３３３】
なお、充電モードにおいて、電池残量に余裕のあるバッテリユニットＢＵから放電をさせること、および放電モードにおいて、電池残量の少ないバッテリユニットＢＵに充電を行うことは一向に差し支えない。また、制御システム１においては、あるバッテリユニットＢＵからの放電を行わせながら、別のバッテリユニットＢＵへの充電を行わせることも可能とされる。例えば、あるバッテリユニットＢＵから別のバッテリユニットＢＵに対して充電を行うことも可能とされている。そのため、充電モードおよび放電モードにおいても、電池残量に余裕のあるバッテリユニットＢＵから放電と、電池残量の少ないバッテリユニットＢＵに対する充電とを併用するようにしてもよい。
【０３３４】
以上に説明したように、本開示によれば、現時点における、充電／放電の優先順位に基づいて、複数のバッテリユニットに対して、適切な順序で充電／放電を行わせることができる。また、本開示によれば、充電／放電の指示ごとのバッテリユニットＢＵの数や状態を保持しておく必要がないため、メモリ量を際限なく増やすことなく、複数のバッテリユニットに対して、適切な順序で充電／放電を行わせることができる。
【０３３５】
なお、上述の説明では、電池残量により充電／放電の優先順位が決定される例により説明を行ったが、充電／放電の優先順位を決定するためのパラメータは、各バッテリユニットＢＵの温度や充電／放電の回数など、任意に設定してよい。
【０３３６】
「複数のバッテリユニットに対する制御」
【０３３７】
本開示の制御システムにおいては、複数のバッテリユニットＢＵを独立して制御することが可能とされるとともに、個々のバッテリユニットＢＵの着脱も自在とされている。上述したように、コントロールユニットＣＵおよびバッテリユニットＢＵは、受け取ったコマンドに対応する処理をその都度実行し、コントロールユニットＣＵは、複数のバッテリユニットＢＵの状態を常時監視することが可能とされているからである。
【０３３８】
したがって、本開示の制御システムにおいては、例えば、複数のバッテリユニットＢＵのうち、あるバッテリユニットＢＵには充電を行わせながら、かつ別のバッテリに放電を行わせることももちろん可能となる。例えば、発電部により得られた電力を複数のバッテリユニットＢＵのうちの一部に供給させて充電を行いつつ、別の一部のバッテリユニットＢＵから外部機器に電力を供給させて、制御システム１内で充電と放電とを同時に行わせることもできる。また、例えば、あるバッテリユニットＢＵに放電を行わせて別のバッテリユニットＢＵを充電することも可能である。
【０３３９】
さらに、本開示の制御システムにおいては、例えば、コントロールユニットＣＵから、電池残量の低下したバッテリユニットＢＵを取り外して、充電済みのバッテリユニットＢＵと交換するといった運用も可能である。バッテリユニットＢＵの交換の際においても、電池残量の低下していないバッテリユニットＢＵが少なくとも１つコントロールユニットＣＵに接続されていれば、制御システム１からの電力供給が途切れることはない。
【０３４０】
また、バッテリユニットＢＵ自体がチャージャー回路４１ａを備えているので、電池残量の低下したバッテリユニットＢＵを別の場所で充電することも容易である。例えば、電池残量の低下したバッテリユニットＢＵを、太陽電池や風力による発電機等の設置された“充電ステーション”まで運搬し、“充電ステーション”で充電を行った後、コントロールユニットＣＵのある場所まで持って帰るという運用もできる。
【０３４１】
このような特長は、並列にしろ、直列にしろ、複数のバッテリが一体として扱われる従来の構成では得られない。複数のバッテリが一体として扱われる従来の構成では、複数のバッテリの一部を入れ替えるというようなことは、メンテナンス時しか一般に想定されていない。
【０３４２】
ところで、本開示の制御システムにおいては、複数のバッテリユニットＢＵを独立して制御できる一方、バッテリユニットＢＵに対して誤った指示が与えられてしまうことが考えられる。例えば、バッテリユニットＢＵ中のバッテリＢがすでに充電状態にあるのに、そのバッテリユニットＢＵに対して、重ねて充電開始の指示が送られてくる可能性がある。また、例えば、バッテリユニットＢＵ中のバッテリＢがすでに充電状態にあるのに、放電開始の指示が送られてくる可能性もある。
【０３４３】
すなわち、バッテリＢに対する充電と、同じバッテリＢからの放電とが同時に行われてしまう可能性がある。バッテリＢに対する充電と、同じバッテリＢからの放電とが同時に行われてしまうと、バッテリＢの劣化が急速に進行してしまう。
【０３４４】
これは、同一のバッテリに対して、充電と放電とが同時に行われると、充電と放電が繰り返し行われてしまうためであると推測される。一般的に、バッテリには充電の回数に上限が存在し、充電と放電のサイクル数の増加に伴って、充電できるエネルギー量が低下していってしまうため、バッテリの使用にあたってはできるだけ多くの電力を使い切り、そのうえで満充電を行うことが好ましいからである。
【０３４５】
コントロールユニットＣＵが不適切な指示の送出を防止すれば、バッテリユニットＢＵに対して誤った指示が与えられてしまう事態は起こらないと考えられるが、コントロールユニットＣＵが全てのバッテリユニットＢＵに関する情報を保持しておく必要がある。
【０３４６】
また、例えば、制御システム１にＰＣ１９が接続され、ＰＣ１９からの指示により制御システム１を動作させる場合には、人為的ミスによりバッテリユニットＢＵに対して誤った指示が与えられ、強制的に充電と放電とが同時に行われてしまうおそれもある。
【０３４７】
したがって、バッテリユニットＢＵに対して誤った指示や、現在の状態と矛盾する指示が与えられた場合であっても、バッテリユニットＢＵが誤った処理を実行しないようにされることが望ましい。
【０３４８】
ここで、本開示の制御システムにおいては、個々のバッテリモジュールＢＵは、それぞれが独立したモジュールである。すなわち、個々のバッテリユニットＢＵは、コントロールユニットＣＵの制御のもとにおかれているが、個々のバッテリユニットＢＵは、受け取ったコマンドに対応する処理をその都度実行することにより、バッテリユニットＢＵに備えられるバッテリＢの充電と放電の管理を行っている。
【０３４９】
言い換えれば、個々のバッテリユニットＢＵは、受け取ったコマンドに対して、バッテリＢの充電と放電を自律的に制御することも可能とされている。例えば、個々のバッテリユニットＢＵは、コントロールユニットＣＵから受け取った、充電や放電の開始のコマンドに対する処理を拒否することも可能である。
【０３５０】
例えば、コントロールユニットＣＵから放電の開始のコマンドを受け取ったとしても、バッテリＢの温度が異常に高かったり、電池残量が極端に少なかったりする場合には、バッテリＢからの放電を行うべきではない。このような場合は、バッテリユニットＣＵが自律的に判断を行い、バッテリＢからの放電がなされないようにすることが望ましい。
【０３５１】
「バッテリユニットにおける制御の一例」
次に、バッテリユニットＢＵにおける制御の一例について説明する。
【０３５２】
不適切な指示に対してバッテリユニットＢＵが誤った処理を実行しないようにするために、該略的には、充電中に受け取った充電の指示および放電中に受け取った放電の指示がスキップされる。また、現在の状態と相反する指示があった場合、すなわち、充電中に受け取った放電の指示および放電中に受け取った充電の指示があった場合、先の指示がキャンセルされ、後の指示が優先される。
【０３５３】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、バッテリユニットＢＵにおける制御の一例を示すフローチャートである。
【０３５４】
まず、バッテリユニットＢＵが、バッテリＢに対する充電を行っている場合について説明する。以下に説明する一連の処理は、例えば、バッテリユニットＢＵのＣＰＵ４５により実行される。
【０３５５】
いま、バッテリユニットＢＵが、コントロールユニットＣＵから先に受け取った充電開始の指示に基づき、バッテリＢに対する充電をすでに行っているものとする。図１７Ａに示すように、ステップＳｔ７１において、バッテリユニットＢＵが充電の開始の指示を受け取ったとする。
【０３５６】
次に、ステップＳｔ７２において、バッテリユニットＢＵが現在充電を行っているか否かが判断される。
【０３５７】
バッテリユニットＢＵが現在充電を行っている場合、バッテリユニットＢＵに対する充電の開始の指示は、バッテリユニットＢＵの現在の状態と同一であるため、処理はステップＳｔ７５へと進められる。
【０３５８】
ステップＳｔ７５において、バッテリユニットＢＵは、コントロールユニットＣＵに対して、“充電を開始した”旨の応答を返す。すなわち、コントロールユニットＣＵからのコマンドに対して、ダミーのレスポンスが返され、コントロールユニットＣＵからの指示がスキップされる。
【０３５９】
なお、バッテリユニットＢＵに対する充電の開始の指示に対して、現在の状態（充電）を解除して改めて充電を開始しないのは、チャージャー回路４１ａの再起動に伴い、バッテリＢに対する電力の供給が一旦途切れてしまうことを防止するためである。そのため、バッテリユニットＢＵは、実際は何らの動作を行っていなくとも、コマンドに対応する動作を開始した旨の応答を返す。
【０３６０】
一方、バッテリユニットＢＵが現在充電を行っておらず、放電中であった場合、バッテリユニットＢＵに対する充電の開始の指示は、バッテリユニットＢＵの現在の状態に相反する指示であるから、処理はステップＳｔ７３へと進められる。
【０３６１】
ステップＳｔ７３においては、バッテリユニットＢＵは、自身からの放電を自律的に停止させる。具体的には、ＣＰＵ４５は、図６に示すスイッチＳＷ８をオフする。このとき、スイッチＳＷ６がオフされることが好ましい。なお、バッテリユニットＢＵが充電中でも放電中でもなかった場合には、ステップＳｔ７３がスキップされてもかまわない。
【０３６２】
次に、ステップＳｔ７４において、バッテリユニットＢＵは、バッテリＢに対する充電を開始させる。具体的には、ＣＰＵ４５は、図６に示すスイッチＳＷ７をオンする。このとき、スイッチＳＷ６およびスイッチＳＷ８はオフされている。
【０３６３】
すなわち、バッテリユニットＢＵが、バッテリユニットＢＵの現在の状態に相反する指示を受け取った場合、バッテリユニットＢＵは、先に受け取っていた放電の開始の指示を破棄し、後から受け取った充電の開始の指示を優先させる。このように、本開示では、バッテリユニットＢＵの現在の状態に相反する指示が送出された場合における判断が、バッテリユニットＢＵ側でなされる。
【０３６４】
バッテリユニットＢＵがバッテリＢに対する充電を開始させた後、処理はステップＳｔ７５へと進められ、コントロールユニットＣＵに対して、“充電を開始した”旨の応答が返される。
【０３６５】
次に、バッテリユニットＢＵが、バッテリＢからの放電を行っている場合について説明する。以下に説明する一連の処理は、例えば、バッテリユニットＢＵのＣＰＵ４５により実行される。
【０３６６】
いま、バッテリユニットＢＵが、コントロールユニットＣＵから先に受け取った放電開始の指示に基づき、バッテリＢからの放電をすでに行っているものとする。図１７Ｂに示すように、ステップＳｔ８１において、バッテリユニットＢＵが放電の開始の指示を受け取ったとする。
【０３６７】
次に、ステップＳｔ８２において、バッテリユニットＢＵが現在放電を行っているか否かが判断される。
【０３６８】
バッテリユニットＢＵが現在放電を行っている場合、バッテリユニットＢＵに対する放電の開始の指示は、バッテリユニットＢＵの現在の状態と同一であるため、処理はステップＳｔ８５へと進められる。
【０３６９】
ステップＳｔ８５において、バッテリユニットＢＵは、コントロールユニットＣＵに対して、“放電を開始した”旨の応答を返す。すなわち、コントロールユニットＣＵからのコマンドに対して、ダミーのレスポンスが返され、コントロールユニットＣＵからの指示がスキップされる。
【０３７０】
なお、バッテリユニットＢＵに対する放電の開始の指示に対して、現在の状態（放電）を解除して改めて放電を開始しないのは、ディスチャージャー回路４２ａの再起動に伴い、バッテリＢからの電力の供給が一旦途切れてしまうことを防止するためである。
【０３７１】
図１７Ａに示すように、充電が途切れる場合であれば、わずかに電力の損失が発生するだけであるが、図１７Ｂに示すように、コントロールユニットＣＵに接続されていたバッテリユニットＢＵが１つだけであった場合も想定されるため、バッテリユニットＢＵからの放電は、途切れないことが必要である。コントロールユニットＣＵに接続されていたバッテリユニットＢＵが１つだけであった場合に放電が途切れると、制御システム１に接続された外部機器が急にダウンしてしまうおそれがあるからである。
【０３７２】
一方、バッテリユニットＢＵが現在放電を行っておらず、充電中であった場合、バッテリユニットＢＵに対する放電の開始の指示は、バッテリユニットＢＵの現在の状態に相反する指示であるから、処理はステップＳｔ８３へと進められる。
【０３７３】
ステップＳｔ８３においては、バッテリユニットＢＵは、自身への充電を自律的に停止させる。具体的には、ＣＰＵ４５は、図６に示すスイッチＳＷ７をオフする。このとき、スイッチＳＷ６およびスイッチＳＷ８はオフされている。なお、バッテリユニットＢＵが充電中でも放電中でもなかった場合には、ステップＳｔ８３がスキップされてもかまわない。
【０３７４】
次に、ステップＳｔ８４において、バッテリユニットＢＵは、バッテリＢからの放電を開始させる。具体的には、ＣＰＵ４５は、図６に示すスイッチＳＷ６をオンしてから、一定時間後にスイッチＳＷ８をオンする。このとき、スイッチＳＷ７はオフされている。
【０３７５】
すなわち、バッテリユニットＢＵが、バッテリユニットＢＵの現在の状態に相反する指示を受け取った場合、バッテリユニットＢＵは、先に受け取っていた充電の開始の指示を破棄し、後から受け取った放電の開始の指示を優先させる。このように、本開示では、バッテリユニットＢＵの現在の状態に相反する指示が送出された場合における判断が、バッテリユニットＢＵ側でなされる。
【０３７６】
バッテリユニットＢＵがバッテリＢにからの放電を開始させた後、処理はステップＳｔ８５へと進められ、コントロールユニットＣＵに対して、“放電を開始した”旨の応答が返される。
【０３７７】
以上説明したように、本開示では、バッテリユニットＢＵに対して誤った指示や、現在の状態と同一である指示が与えられた場合であっても、バッテリユニットＢＵが自律的に適切な制御を行う。そのため、本開示によれば、同一のバッテリＢからの充電と放電とが同時に行われることがなく、バッテリユニットＢＵに備えられるバッテリＢの劣化を防止することができる。
【０３７８】
また、本開示によれば、バッテリユニットＢＵが誤動作を自律的に防止するので、制御システム１のユーザは、安全かつ確実に制御システム１を運用することができる。そのため、コントロールユニットＣＵに接続されている、あるバッテリユニットＢＵから別のバッテリユニットＢＵへと順次切り替えて使用することも容易である。
【０３７９】
さらに、本開示によれば、バッテリユニットＢＵが自律的に適切な制御を行うので、コントロールユニットＣＵが、接続されている全てのバッテリユニットＢＵの状態に関する情報を保持しておく必要がない。したがって、コントロールユニットＣＵによる複数のバッテリユニットＢＵの管理が容易となり、コントロールユニットＣＵは、複数のバッテリユニットＢＵの管理の煩わしさから解放される。
【０３８０】
このように、本開示によれば、複数のバッテリＢのそれぞれに充電や放電を個別に行わせることができるとともに、他のバッテリユニットＢＵの電力入力状況いかんにかかわらず、バッテリユニットＢＵごとに充電または放電の可否を容易に管理することができる。
【０３８１】
＜２．変形例＞
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上述した実施形態に限定されることはなく、種々の変形が可能である。実施形態における構成、数値、材料などは全て一例であり、例示した構成等に限定されることはない。例示した構成等は、技術的矛盾が生じない範囲において、適宜、変更することができる。
【０３８２】
制御システムにおけるコントロールユニットおよびバッテリユニットが携帯可能とされてもよい。上述した制御システムが、例えば、自動車や家屋などに適用されてもよい。
【０３８３】
なお、本開示は、以下の構成をとることもできる。
（１）
充電回路と、
放電回路と、
前記充電回路を介した蓄電部への充電の開始および停止ならびに前記放電回路を介した前記蓄電部からの放電の開始および停止を制御する制御部と
を備え、
前記蓄電部が充電状態にあるときに受け取った充電開始の指示および前記蓄電部が放電状態にあるときに受け取った放電開始の指示に対して、受け取った指示に対応する処理を実行した旨の応答を返す充放電制御装置。
（２）
前記蓄電部が放電状態にあるときの充電開始の指示に対して、前記蓄電部からの放電を停止した後に前記蓄電部への充電を開始し、前記蓄電部が充電状態にあるときの放電開始の指示に対して、前記蓄電部への充電を停止した後に前記蓄電部からの放電を開始する（１）に記載の充放電制御装置。
（３）
充電回路と、放電回路とを備える第１の装置と、
１以上の前記第１の装置が着脱自在とされるとともに、前記１以上の前記第１の装置のそれぞれに対する、前記充電回路を介した蓄電部への充電の開始および停止ならびに前記放電回路を介した前記蓄電部からの放電の開始および停止の個別の指示を送出する第２の装置と
からなり、
前記第１の装置が、前記蓄電部が充電状態にあるときに受け取った充電開始の指示および前記蓄電部が放電状態にあるときに受け取った放電開始の指示に対して、受け取った指示に対応する処理を実行した旨の応答を返す充放電制御システム。
（４）
前記第１の装置が、前記第２の装置から供給される入力電圧の変動に応じて、前記蓄電部に対する充電レートを変化させるとともに、
前記第２の装置が、発電部からの入力電圧の変動に応じて、あらかじめ定められた範囲の電圧となるように出力電圧を調整する（３）に記載の充放電制御システム。
【符号の説明】
【０３８４】
１・・・・制御システム
１１・・・・高圧入力電源回路
１２・・・・低圧入力電源回路
４１ａ・・・チャージャー回路
４５・・・・ＣＰＵ
Ｂａ・・・・バッテリ
ＣＵ・・・・コントロールユニット
ＢＵ・・・・バッテリユニット
Ｖ１０（Ｖ１１）・・・第１の電圧
Ｖ１２・・・第２の電圧

【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電回路と、
放電回路と、
前記充電回路を介した蓄電部への充電の開始および停止ならびに前記放電回路を介した前記蓄電部からの放電の開始および停止を制御する制御部と
を備え、
前記蓄電部が充電状態にあるときに受け取った充電開始の指示および前記蓄電部が放電状態にあるときに受け取った放電開始の指示に対して、受け取った指示に対応する処理を実行した旨の応答を返す充放電制御装置。
【請求項２】
前記蓄電部が放電状態にあるときの充電開始の指示に対して、前記蓄電部からの放電を停止した後に前記蓄電部への充電を開始し、前記蓄電部が充電状態にあるときの放電開始の指示に対して、前記蓄電部への充電を停止した後に前記蓄電部からの放電を開始する請求項１に記載の充放電制御装置。
【請求項３】
充電回路と、放電回路とを備える第１の装置と、
１以上の前記第１の装置が着脱自在とされるとともに、前記１以上の前記第１の装置のそれぞれに対する、前記充電回路を介した蓄電部への充電の開始および停止ならびに前記放電回路を介した前記蓄電部からの放電の開始および停止の個別の指示を送出する第２の装置と
からなり、
前記第１の装置が、前記蓄電部が充電状態にあるときに受け取った充電開始の指示および前記蓄電部が放電状態にあるときに受け取った放電開始の指示に対して、受け取った指示に対応する処理を実行した旨の応答を返す充放電制御システム。
【請求項４】
前記第１の装置が、前記第２の装置から供給される入力電圧の変動に応じて、前記蓄電部に対する充電レートを変化させるとともに、
前記第２の装置が、発電部からの入力電圧の変動に応じて、あらかじめ定められた範囲の電圧となるように出力電圧を調整する請求項３に記載の充放電制御システム。

【図１】