電源スタック交換方法、制御装置及び制御プログラム
【課題】電源スタックが並列接続された電源装置の電源スタック交換方法、制御装置及び制御プログラムを提供する。
【解決手段】電源スタックを電気的に並列接続した電源装置の各電源スタックそれぞれのＳＯＣが所定値になるまで放電又は充電するステップと、充電又は放電により各ＳＯＣが所定値となった電源スタックのうち交換対象の電源スタックを交換用電源スタックと交換するステップと、を含む電源スタック交換方法により、電源スタックを交換した後の電源装置の効率的な使用及びスタック交換作業の安全性の向上を図る。
【解決手段】電源スタックを電気的に並列接続した電源装置の各電源スタックそれぞれのＳＯＣが所定値になるまで放電又は充電するステップと、充電又は放電により各ＳＯＣが所定値となった電源スタックのうち交換対象の電源スタックを交換用電源スタックと交換するステップと、を含む電源スタック交換方法により、電源スタックを交換した後の電源装置の効率的な使用及びスタック交換作業の安全性の向上を図る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源スタックを複数備えた電源装置の電源スタックの交換方法、制御装置及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等には、複数の電池スタックが搭載されることがある。電池スタックは、複数の単電池を一方向に並べることによって構成されており、車両の走行に用いられるエネルギーを出力する。
【０００３】
電池パックは、複数の電池スタックを電気的に並列又は直接に接続することで構成されているが、複数の電池スタックの一部に性能劣化や故障等の不具合が発生すると、電池パック全体の性能が低下し、電池スタックの交換が必要となる。
【０００４】
しかしながら、スタック交換後、交換された電池スタックと交換していない他の電池スタックとのＳＯＣ（充電電気容量；State of Charge）に差があると、電池パックの電気エネルギーによる走行距離が減少する課題がある。
【０００５】
従来、このような電池スタック間にＳＯＣ差が存在する場合、車両走行時の放電／充電制御における均等化制御（均等化回路）により所定の電流値で均等化を行っているが、均等化に使用される電流値が小さいと、交換された電池スタックのＳＯＣと交換していない他の電池スタックのＳＯＣとが均等になるまでに多くの時間を要する。
【０００６】
このため、複数の電池スタックが並列接続された電池パックの電池スタックを交換する際に、並列接続された電池スタック間にＳＯＣ差（電圧差）が存在していると、電池スタック交換後のＳＯＣの均等化が図れるまでの間、電池パックの性能を十分に生かしきれず、電気エネルギーによる走行距離の減少や電気エネルギーによる走行ができなくなってしまう課題があった。
【０００７】
また、走行に用いられる電池スタックは、近年、高エネルギー化が進んでおり、電池スタック間にＳＯＣ差がある状態で交換を行うと、そのＳＯＣ差によって交換作業の安全性が低下するという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１５７８１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７２１４２号公報
【特許文献３】特許第３８２０１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、電源スタックが並列接続された電源装置の電源スタック交換方法、制御装置及び制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態の電源スタック交換方法は、電源スタックを電気的に並列接続した電源装置において、その一部の交換対象の電源スタックを、交換用電源スタックと交換する電源スタック交換方法であり、並列に接続された各電源スタックそれぞれの充電電気容量（ＳＯＣ）が所定値になるまで放電又は充電するステップと、充電又は放電により各ＳＯＣが所定値となった電源スタックのうち交換対象の電源スタックを交換用電源スタックと交換するステップと、を含む。
【００１１】
上記放電又は充電するステップは、並列に接続された電源スタック全体を放電又は充電するステップと、ＳＯＣが所定値に達した一方の電源スタックの放電又は充電を中断し、所定値に達していない他方の電源スタックのＳＯＣが所定値に達するまで他方の電源スタックを放電又は充電するステップと、を含むことができる。
【００１２】
さらに、上記放電又は充電するステップは、並列に接続された電源スタックのうち任意の電源スタックの充電電気容量が所定値となるまで放電又は充電するステップと、任意の電源スタックの充電電気容量が所定値に達した後に、並列に接続された他方の電源スタックの充電電気容量が所定値となるまで放電又は放電するステップと、を含むことができる。他の実施形態の上記放電又は充電するステップは、並列に接続された電源スタックのうちＳＯＣが低い電源スタックのＳＯＣが所定値となるまで放電するステップと、ＳＯＣが低い電源スタックのＳＯＣが所定値に達した後に、並列に接続された他方の電源スタックのＳＯＣが所定値となるまで放電するステップと、を含むことができ、また、並列に接続された電源スタックのうちＳＯＣが高い電源スタックのＳＯＣが所定値となるまで充電するステップと、ＳＯＣが高い電源スタックのＳＯＣが所定値に達した後に、並列に接続された他方の電源スタックのＳＯＣが所定値となるまで充電するステップと、を含むことができる。
【００１３】
車両に搭載された電力消費機器に上記並列に接続された電源スタックの放電電流を出力したり、外部充電器から供給される電力を電源スタックに充電するように構成することができる。
【００１４】
並列に接続された電源スタック間の充電電気容量の差の有無を判別するステップをさらに含むことができ、上記所定値を交換用電源スタックのＳＯＣとすることができる。
【００１５】
また、他の実施形態の電源スタック交換方法は、電源スタックを電気的に並列接続した電源装置において、その一部の交換対象の電源スタックを、交換用電源スタックと交換する電源スタック交換方法であり、交換用電源スタックを、並列に接続された電源スタック間の一方の電源スタックの充電電気容量（ＳＯＣ）と同じになるまで放電又は充電するステップと、並列に接続された電源スタック間の他方の電源スタックを、一方の電源スタックのＳＯＣと同じになるまで放電又は充電するステップと、放電又は充電された交換用電源スタックを並列に接続された電源スタックのうち交換対象の電源スタックと交換するステップと、を含む。
【００１６】
さらに、他の実施形態の電源スタック交換方法は、複数の電源スタックを電気的に接続した電源ユニットが電気的に並列接続された電源装置において、電源ユニットに含まれる一部の交換対象の電源スタックを交換用電源スタックと交換する電源スタック交換方法であり、電源ユニットの充電電気容量（ＳＯＣ）が所定値になるまで電源ユニットそれぞれを放電又は充電するステップと、充電又は放電によって各ＳＯＣが所定値となった電源ユニットに含まれる電源スタックのうち交換対象の電源スタックを交換用電源スタックと交換するステップと、を含む。
【００１７】
また、本発明の一実施形態の制御装置は、電源スタックを電気的に並列接続した電源装置の一部の交換対象の電源スタックを交換用電源スタックと交換する際の、電源スタック間の充電電気容量（ＳＯＣ）の制御を遂行し、並列に接続された電源スタック間のＳＯＣの差の有無を判別するスタック交換制御部と、電源スタック間にＳＯＣの差が有る場合に、電源スタックの各ＳＯＣが所定値になるまで所定の電力消費機器を通じた放電制御又は外部充電器からの充電制御を行う充放電制御部と、を含む。
【００１８】
さらに、本発明の一実施形態のプログラムは、電源スタックを電気的に並列接続した電源装置の一部の交換対象の電源スタックを交換用電源スタックと交換するメンテナンスモードを実行する、電源装置に接続される制御装置の制御プログラムであり、並列に接続された電源スタック間の充電電気容量の差の有無を判別する機能と、電源スタック間に充電電気容量の差が有る場合に、電源スタックの各充電電気容量が所定値になるまで所定の電力消費機器を通じた放電制御又は外部充電器からの充電制御を行う機能と、を制御装置に実現させる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、電気的に並列接続された電池スタック間のＳＯＣ調節を行う電源スタック交換方法により、電源スタック交換後の電源装置の電気エネルギーによる走行距離の減少を抑制し、スタック交換後の電源装置の効率的な使用及び安全なスタック交換作業を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】複数の電池スタックで構成された電池パックの模式図である。
【図２】電池パックの回路構成を示す図である。
【図３】メインコントローラの機能ブロックを示す図である。
【図４】電源スタック交換方法の処理フローを示す図である。
【図５】電源スタック交換方法の処理フローを示す図である。
【図６】電源スタック交換方法の処理フローを示す図である。
【図７】電源スタック交換方法の処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
【００２２】
本発明の実施例１の電池パック（電源装置に相当する）は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両に搭載される。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、電池パック１の他に内燃機関又は燃料電池を備えた車両である。電気自動車は、車両の動力源として、電池パックのみを備えた車両である。
【００２３】
本実施例の電池パック１は、車両のフロアパネルの下面に取り付けられ、フロアパネルの上面側の車室（乗員が乗車するスペース）とフロアパネルとの間の車室外スペースに配置されたり、座席の下や座席間、トランクスペースとフロアパネルとの間などに配置される。
【００２４】
電池パック１は、モータ・ジェネレータ（不図示）に接続されており、モータ・ジェネレータは、電池パック１の出力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギーを生成する。モータ・ジェネレータの回転力は、動力伝達機構を介して、車輪に伝達される。
【００２５】
電池パック１およびモータ・ジェネレータの間に、昇圧回路やインバータを配置することができる。昇圧回路を配置すれば、電池パック１の出力電圧を昇圧することができる。インバータを用いれば、電池パック１から出力された直流電力を交流電力に変換でき、モータ・ジェネレータとして、三相交流モータを用いることができる。モータ・ジェネレータは、車両の制動時に発生する運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、電池パック１に出力する。電池パック１は、モータ・ジェネレータからの電力を蓄える。
【００２６】
また、電池パック１は、昇圧回路やインバータを介して補機又は外部充電器に接続される。補機とは、電池パック１から出力される電力を消費して動作する機器（電力消費機器）であり、例えば、車両に搭載されたエアコン、ＡＶ機器、照明装置等である。なお、補機は、車両に搭載されない外部接続可能な機器を含むことができる。
【００２７】
外部充電器は、車両走行に基づく電気エネルギーによる充電以外の車両外部の電気エネルギーを電池パック１に供給する電源（電力供給源）であり、家庭用電源や充電専用電源からの電力が電池パック１に供給される。外部充電器と電池パック（車両）は、例えば、車両の搭載された充電アダプタに接続可能な充電ケーブルを用いて接続することができる。
【００２８】
図１は、複数の電池スタックで構成された電池パックの模式図である。電池パック１は、５つの電池スタック（電源スタックに相当する）１１〜１５と、電池スタック１１〜１５を収容するケース２０とを有する。電池スタック１１〜１５は、アッパーケース（不図示）およびロアーケース２１によって覆われる。アッパーケースは、ボルト等によってロアーケース２１に固定される。ロアーケース２１は、車両のフロアパネルにボルト等で固定され、電池パック１が車両に固定される。また、電池スタック１１〜１５は、ロアーケース２１内に４つの電池スタック１１〜１４が並んで配置され、これら４つの電池スタック１１〜１４の上に、電池スタック１５が配置される。
【００２９】
各電池スタック１１〜１５の構成について説明する。電池スタック１１は、一方向に並んで配置された複数の単電池を有する。単電池としては、いわゆる角型の単電池を用いている。単電池としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。本実施例の電池スタック１１〜１５では、複数の単電池を一方向に並べているが（図２参照）、これに限るものではない。具体的には、複数の単電池を用いて１つの電池モジュールを構成し、複数の電池モジュールを一方向に並べた電池スタック１１とすることもできる。
【００３０】
単電池の内部には、発電要素（例えば、正極素子、負極素子、正極素子及び負極素子の間に配置されるセパレータ（電解液を含む）を積層して構成することができる）を含み、隣り合う２つの単電池がバスバーによって電気的に接続される。電池スタック１１の両端には、一対のエンドプレートが配置され、一対のエンドプレートが拘束部材によって拘束されることによって、一方向に並べされた複数の単電池を拘束している。
【００３１】
５つの電池スタック１１〜１５は、ワイヤーハーネス（不図示）を介して電気的に接続されている。また、後述する電流遮断器２２が固定されている。電流遮断器２２は、電池スタック１１〜１５の電流経路を遮断するために用いられる。電流遮断器２２は、プラグと、プラグに差し込まれるグリップとで構成でき、グリップをプラグから抜くことにより、電流経路を遮断することができる。
【００３２】
次に、電池パック１の回路構成について、図２を用いて説明する。
【００３３】
本実施例では、５つの電池スタック１１〜１５を用いて、２つの組電池（電源ユニット）３０，３１を構成しており、組電池３０，３１、電気的に並列に接続している。組電池３０，３１を構成する単電池の数は、互いに等しく、組電池３０、３１は複数の電池スタックを含む。
【００３４】
図２に示す２つの電池監視装置４０の一方は、組電池３０の状態を監視するために用いられ、他方の電池監視装置４０は、組電池３１の状態を監視するために用いられる。組電池３０，３１の状態には、電流、電圧、温度が含まれる。電圧には、各組電池３０，３１の電圧、単電池の電圧、組電池３０，３１を構成する複数の単電池を複数のブロックに分けたときの電圧が含まれる。各ブロックには、２つ以上の単電池が含まれる。温度には、各組電池３０，３１を１箇所又は複数箇所で測定したときの温度が含まれる。
【００３５】
電池監視装置４０で監視される電流、電圧および温度は、電池スタック１１〜１５の充放電を制御するために用いられる。例えば、電流等は、電池スタック１１〜１５のＳＯＣを推定（算出）するために用いたり、電池スタック１１〜１５の劣化状態を推定するために用いたりする。また、電圧等は、電池スタック１１〜１５の過充電や過放電を抑制するために用いられる。電池監視装置４０は、監視（検出）された電流、電圧および温度の監視情報を、メインコントローラ１００に出力する。
【００３６】
組電池３０は、２つの電池スタック１１，１５と、電池スタック１３の一部とで構成されており、電池スタック１１，１５，１３は電気的に直列に接続されている。組電池３１は、２つの電池スタック１２，１４と、電池スタック１３の一部とで構成されており、電池スタック１２，１４，１３は電気的に直列に接続されている。
【００３７】
各電池スタック１１〜１５には、ヒューズ２１が設けられている。電池スタック１１および電池スタック１５の間には、電流遮断器２２が設けられており、電池スタック１２および電池スタック１４の間には、電流遮断器２２が設けられている。２つの電流遮断器２２は、一体的に構成されており、電流遮断器２２のグリップを引き抜くことにより、各組電池３０，３１の電流経路を同時に遮断することができる。
【００３８】
組電池３０のプラス端子には、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１が接続されており、組電池３１のプラス端子には、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ２が接続されている。組電池３０，３１のマイナス端子には、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｇが接続されている。システムメインリレーＳＭＲ＿Ｐおよび抵抗２３は、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｇと並列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２，Ｇ，Ｐは、後述するメインコントローラ１００によってＯＮ／ＯＦＦの制御がなされる。システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１等は、例えば、リレースイッチである。
【００３９】
組電池３０，３１および負荷（補機又は外部充電器を含む）を電気的に接続するためには、まず、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２およびシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｐを、オフからオンに切り替える。次に、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｇをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、組電池３０，３１の充放電を行うことができる。一方、組電池３０，３１を、直流電源又は交流電源等の外部充電器と接続することにより、組電池３０，３１の充電を行うことができる。
【００４０】
図３は、電池パック１の制御回路（メインコントローラ）１００の機能ブロック図である。
【００４１】
メインコントローラ１００は、モータ・ジェネレータ、昇圧回路及びインバータを介した電池パック１の充放電制御、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２，Ｇ，ＰのＯＮ／ＯＦＦ制御、電源監視装置４０の監視制御、電池パック１から補機への放電制御、外部充電器を介した電池パック１への充電制御を行うとともに、後述するメンテナンスモードにおいてＳＯＣ均等化制御（ＳＯＣ調節制御）を遂行する。このため、本実施例のメインコントローラ１００は、スタック交換制御部１０１を含み、スタック交換制御部１０１は、機器放電制御部１０１１、外部充電制御部１０１２、及びリレー制御部１０１３を含む。
【００４２】
また、メインコントローラ（バッテリーコントローラを含む）１００は、電源監視装置４０から出力される監視情報に基づいて、電池パック１、組電池３０、３１及び各電池スタック１１〜１５の充電電気容量（ＳＯＣ）や劣化状態などの管理を行い、交換が必要な電池スタック（交換対象の電池スタック）を検出したり、交換が必要な電池スタックが検出された場合に所定の表示装置や出力装置にスタック交換アラーム等を出力することができる。
【００４３】
組電池３０，３１のＳＯＣは、例えば、メインコントローラ１００が電源監視装置４０から出力される監視情報に基づいて所定の演算処理を遂行して取得することができ、電池パック１、組電池３０、３１及び各電池スタック１１〜１５の各ＳＯＣを不図示のメモリ等の記憶させることができる。
【００４４】
そして、本実施例のメインコントローラ１００は、メンテナンスモードを有し、所定の制御信号に基づいてメンテナンスモードを遂行する。メインコントローラ１００は、メンテナンスモードにおいて検出された交換対象の電池スタックを交換するスタック交換モードを実行し、電気的に並列に接続された電池スタック間のＳＯＣ均等化制御を遂行する。
【００４５】
図４は、本実施例の電源スタック交換方法の処理フローを示す図であり、メインコントローラ１００が実行するスタック交換モードの処理フローを含む。以下の説明では、交換対象の電池スタックを検出した後のメインコントローラ１００の処理フローを示しているが、これに限らず、メインコントローラ１００による交換対象の電池スタック検出処理を含むように構成することもできる。
【００４６】
電池スタックを交換する作業者は、車両に設けられた所定の接続アダプタを介して情報処理装置をメインコントローラ１００に接続する。作業者は、情報処理装置からメンテナンスモード指示信号（入力制御信号）を入力する。メンテナンス指示信号を受信したメインコントローラ１００は、メンテナンスモード（スタック交換モード）に移行する（Ｓ１）。
【００４７】
メインコントローラ１００（スタック交換制御部１０１）は、並列接続された組電池３０，３１の各ＳＯＣをメモリから抽出し、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が有るか否かを判別する（Ｓ２）。図４の左側に示したグラフは、組電池３０（電源ユニット１）及び組電池３１（電源ユニット２）の各電池スタックのＳＯＣを示すグラフＡ〜Ｃであり、組電池３０の電池スタック１５、１１，１３の一部が、横軸の電池スタックＥ，Ｄ，Ｃ２それぞれに対応し、組電池３１の電池スタック１４，１２，１３の一部が横軸の電池スタックＡ，Ｂ，Ｃ１それぞれに対応する。
【００４８】
組電池３０，３１は、複数の電池スタックが電気的に直列に接続され、組電池３０，３１間が電気的に並列に接続されているので、組電池３０を構成する電池スタック１５、１１，１３の一部の各ＳＯＣは、同じＳＯＣとなるように制御され、組電池３１を構成する電池スタック１４，１２，１３の一部の各ＳＯＣも同じＳＯＣとなっている。
【００４９】
メインコントローラ１００（機器放電制御部１０１１）は、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が有ると判別されると（Ｓ２のＹＥＳ，グラグＡ）、組電池３０，３１に充電されている電気エネルギーを補機に出力させる放電制御を遂行する（Ｓ３）。具体的には、メインコントローラ１００（リレー制御部１０１３）は、組電池３０，３１および補機を電気的に接続するためには、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２およびシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｐをオフからオンに切り替え、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｇをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、組電池３０，３１は、エアコン等の補機に充電されている電気エネルギーを放電することができる。
【００５０】
メインコントローラ１００は、並列接続された組電池３０，３１全体を放電させ、組電池３０，３１の各ＳＯＣが所定値となるまで放電させる。この所定値は、例えば、交換用電池スタックのＳＯＣ値や電池パック１の電気エネルギーによる走行可能なＳＯＣの下限値を適用することができ、また、任意のＳＯＣ値であってもよい。
【００５１】
メインコントローラ１００（スタック交換制御部１０１）は、補機への放電による各ＳＯＣの変動を監視する。図４の例では、グラフＢに示すように、補機への放電により組電池３０，３１の各ＳＯＣが同時に減少している。メインコントローラ１００は、組電池３１のＳＯＣが所定値に到達したか否かを検出する（Ｓ４）。図４の例では、組電池３１のＳＯＣが組電池３０のＳＯＣよりも低いので、組電池３１のＳＯＣが先に所定値に到達する。組電池３１のＳＯＣが所定値に到達していない場合は放電を継続する。
【００５２】
組電池３１のＳＯＣが所定値に達した場合は、メインコントローラ１００は、システムメインリレーを制御して補機への放電を停止し、組電池３０のみ放電制御に切り替える。具体的には、メインコントローラ１００は、並列接続された組電池３０，３１全体の補機への放電制御を停止し、組電池３１側のシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ２をオンからオフに切り替え、組電池３０側のシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１のオン状態を維持する（Ｓ５）。メインコントローラ１００は、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１、Ｇがオンされた状態で放電制御を開始し、組電池３０のみを対象とした補機への放電を開始する（Ｓ６）。
【００５３】
メインコントローラ１００は、組電池３０の補機への放電によるＳＯＣの変動を監視する。図４のグラフＣに示すように、メインコントローラ１００は、組電池３０のＳＯＣが所定値に到達したか否かを検出する（Ｓ７）。組電池３０のＳＯＣが所定値に到達していない場合は放電を継続し、組電池３０のＳＯＣが所定値に達した場合は、メインコントローラ１００は、システムメインリレーを制御して補機への放電を停止し、電池パック１全体の補機への放電制御を終了する（Ｓ８）。
【００５４】
その後、メインコントローラ１００は、図４のグラフＣに示すように、組電池３０及び組電池３１の各ＳＯＣが、同じ所定値である状態、すなわち、組電池３０及び組電池３１の各ＳＯＣが所定値に均等化された状態であるか否かを判別し、電気的に並列に接続された組電池３０及び組電池３１の各ＳＯＣが所定値に均等化された状態の電池パック１の全システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２，Ｇ，Ｐをオフにして（Ｓ９）、ＳＯＣ調節制御を終了する。
【００５５】
一方、ステップＳ２において、メインコントローラ１００は、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が無いと判別されると（Ｓ２のＮＯ）、組電池３０，３１の各ＳＯＣが同じＳＯＣ値を有するので、そのＳＯＣ値が所定値であるか否かを判別する（Ｓ１０）。メインコントローラ１００は、組電池３０，３１のＳＯＣが所定値よりも大きい場合、組電池３０，３１および補機を電気的に接続するためには、ステップＳ３と同様に、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２およびシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｇをオフからオンに切り替え、並列接続された組電池３０，３１全体を放電させ、組電池３０，３１の各ＳＯＣが所定値となるまで放電させる（Ｓ１１）。
【００５６】
メインコントローラ１００は、組電池３０，３１の補機への放電によるＳＯＣの変動を監視する。図４のグラフＣに示すように、メインコントローラ１００は、組電池３０，３１の各ＳＯＣが所定値に到達したか否かを検出する（Ｓ１３）。ＳＯＣが所定値に到達していない場合は放電を継続し、ＳＯＣが所定値に達した場合は、メインコントローラ１００は、ステップＳ８に進むことになる。
【００５７】
ＳＯＣ調節制御完了後、メインコントローラ１００は、電池スタックの交換作業を行う作業者に、交換準備が完了した旨の表示等を出力する制御を行うことができる。作業者は、交換対象である電池スタックと交換用電池スタックを交換する。
【００５８】
電気的に並列に接続された電池スタックで構成された電池パック１では、例えば、電池パック１内の電池スタックに不具合が生じた場合、メインコントローラ１００は、不具合が生じた電池スタック（不具合が生じた電池スタックを含む電源ユニット）の充放電を停止し、不具合の生じていない電池スタック（不具合が生じていない電源ユニット）のみに対する充放電を行って、電池パック１の電気エネルギーによる走行を可能にする制御を行う。この場合、不具合が生じた時点から電池スタック間（電源ユニット間）に大きなＳＯＣ差が生じる。
【００５９】
このため、不具合が生じた交換対象の電池スタックを交換用電池スタックと交換する際、並列接続された電池スタック間の電圧差が大きくなり、交換後も電池スタック間の電圧差が大きいと、その電圧差分のエネルギーロスが生じる。
【００６０】
例えば、図４のグラフＡに示すように電源ユニット２のＳＯＣが６５％，電源ユニット１のＳＯＣが３８％である場合、そのＳＯＣ差は２７％である。ＳＯＣ調節制御を行わずに不具合が生じた電池スタックを交換した場合、電源ユニット１と電源ユニット２間のＳＯＣ差２７％は、そのまま維持されるので、電池パック１の放電時において電源ユニット１のＳＯＣが先に下限値である２０％に到達し、電源ユニット２のＳＯＣが４７％の状態であっても放電制御が停止され、電源ユニット２のＳＯＣ２７％分の電気エネルギーが使用できなくなる。
【００６１】
また、電池パック１への充電時において電源ユニット２のＳＯＣが先に上限値である８０％に到達し、電源ユニット１のＳＯＣが５３％の状態であっても充電制御が停止され、電源ユニット１のＳＯＣ２７％分の電気エネルギーを蓄えることができなくなる。
【００６２】
このため、並列接続される電源ユニット１、２間にＳＯＣ差が生じると、電池スタック交換後の電気エネルギーによる走行距離が電源ユニット１、２間にＳＯＣ差分減少することになる。
【００６３】
本実施例では、電気的に並列に接続された電池スタックの交換作業において、並列接続される電池スタック間のＳＯＣ均等化制御を遂行することで、電池スタック交換後の電池パック１の電気エネルギーによる走行距離の減少又は走行不可状態を好適に抑制することができる。これにより、スタック交換後の電池パック１の効率的な使用を実現できる。
【００６４】
また、交換用電池スタックのＳＯＣ値をＳＯＣ均等化制御の所定値とした場合、スタック交換後の電池パック１の組電池３０，３１全体のＳＯＣが交換用電池スタックのＳＯＣ値に均等化され（ＳＯＣが一定の同じ所定値に均一化され）、スタック交換後の電池パック１のより効率的な使用を実現できる。
【００６５】
また、ＳＯＣ調節制御の所定値を電池パック１の電気エネルギーによる走行可能な下限値とすることで、組電池３０，３１間のＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３０又は組電池３１の複数の電池スタック間のＳＯＣ値とがより低いＳＯＣ状態で均等化されているので、組電池間又は電池スタック間の電圧差による放電等を防止することができ、交換対象の電池スタックを取り外し作業及び取り付け作業の安全性をより向上させることができる。
【００６６】
なお、交換用電池スタックのＳＯＣ値を予め取得できる場合には、情報処理装置からメンテナンスモード指示信号と共に、又は個別にメインコントローラ１００に入力し、メンテナンスモードにおけるＳＯＣ調節制御の所定値を情報処理装置から入力したＳＯＣ値とすることができる。また、交換用電池スタックのＳＯＣ値が電池スタックのＳＯＣ下限値である場合、予めそのＳＯＣ値を保持しておき、ＳＯＣ調節制御の所定値として使用することができる。また、交換用電池スタックのＳＯＣ値をＳＯＣ調節制御の所定値に合わせるために、又は交換用電池スタックのＳＯＣ値を任意の所定値にするために、交換用電池スタックに対して充放電を予め行うこともできる。
【００６７】
図５は、電源スタック交換方法の処理フローを示す図であり、図４に示した電源スタック交換方法の変形例である。図４と同じ処理については同符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
図５に示すように、組電池３０，３１に充電されている電気エネルギーを補機に出力させる放電制御において、並列接続された組電池３０，３１全体を放電させて組電池３０，３１の各ＳＯＣが所定値となるまで放電するのではなく、組電池３０，３１を個別に放電させて各組電池３０，３１それぞれのＳＯＣが所定値に達するまで個別に放電制御を行う。
【００６９】
ステップＳ２において、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が有ると判別されると、メインコントローラ１００は、組電池３０，３１の各ＳＯＣが参照し、所定値であるか否かを判別する。この判別処理は組電池３０，３１に対して個別にかつ任意の順序で行うことができる。例えば、組電池３１のＳＯＣ値が所定値でないと判別された場合、組電池３１と補機とを電気的に接続する。システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ２をオンからオフに切り替える。これにより、組電池３１が、エアコン等の補機に充電されている電気エネルギーを放電することができる（Ｓ１０１）。
【００７０】
メインコントローラ１００は、並列接続された組電池３１の一方のみを放電させ、例えば、組電池３１のＳＯＣが所定値となるまで放電させる（Ｓ１０３）。このとき、組電池３０の放電は行われない。
【００７１】
メインコントローラ１００は、補機への放電による組電池３１のＳＯＣの変動を監視し、組電池３１のＳＯＣが所定値に到達したか否かを検出する（Ｓ１０３）。組電池３１のＳＯＣが所定値に到達していない場合は放電を継続する。
【００７２】
組電池３１のＳＯＣが所定値に達した場合は、メインコントローラ１００は、システムメインリレーを制御して補機への放電を終了し（Ｓ１０４）、並列接続された各組電池のＳＯＣをチェックし、電池パック１の並列接続される全ての組電池（電池スタック）のＳＯＣ値が所定値であるか否かを判別する（Ｓ１０５）。ＳＯＣ値が所定値に達していない組電池がある場合、ステップＳ１０１に戻り、ＳＯＣが所定値に達していない組電池のシステムメインリレーをオンし、それ以外の組電池のシステムメインリレーをオフにして、ＳＯＣが所定値に達していない組電池のＳＯＣを所定値になるまで放電する。電池パック１の並列接続される全ての組電池のＳＯＣ値が所定値となるまで、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５を繰り返し行い、並列接続される全ての各組電池のＳＯＣ値を所定値に均等化する。
【００７３】
図５の例では、各組電池のＳＯＣを個別に放電制御し、ＳＯＣ値が所定値に達していない組電池を対象に放電制御を行うので、ＳＯＣ均等化制御の時間を短縮することができる。
【００７４】
図６は、電源スタック交換方法の処理フローを示す図であり、図４に示した電源スタック交換方法が補機への放電制御により、電池スタックのＳＯＣを所定値まで下げていたが、図６の例では、逆に、並列接続された電池スタックへの充電制御によりＳＯＣの均等化を行う。
【００７５】
図４に示した例と同様に、電池スタックを交換する作業者は、車両に設けられた所定の接続アダプタを介して情報処理装置をメインコントローラ１００に接続する。作業者は、情報処理装置からメンテナンスモード指示信号（入力制御信号）を入力する。メンテナンス指示信号を受信したメインコントローラ１００は、メンテナンスモード（スタック交換モード）に移行する（Ｓ２０１）。なお、上述したように外部充電器と電池パック１（車両）とは、車両の搭載された充電アダプタに接続可能な充電ケーブル等を用いて接続される。
【００７６】
メインコントローラ１００は、並列接続された組電池３０，３１の各ＳＯＣをメモリから取得し、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が有るか否かを判別する（Ｓ２０２）。
【００７７】
メインコントローラ１００（外部充電制御部１０１３）は、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が有ると判別されると（Ｓ２０２のＹＥＳ）、外部充電器から組電池３０，３１に電気エネルギーを充電させる充電制御を遂行する（Ｓ２０３）。具体的には、メインコントローラ１００（リレー制御部１０１３）は、組電池３０，３１および外部充電器を電気的に接続するためには、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２およびシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｇをオフからオンに切り替える。これにより、組電池３０，３１は、外部充電器から電力の供給を受けて電気エネルギーを充電することができる。
【００７８】
メインコントローラ１００は、並列接続された組電池３０，３１全体に対して充電を行い、組電池３０，３１の各ＳＯＣが所定値となるまで外部充電器から充電させる。
【００７９】
メインコントローラ１００（スタック交換制御部１０１）は、外部充電器からの充電による各ＳＯＣの変動を監視する。図６の例では、図４同様に、外部充電器からの充電により組電池３０，３１の各ＳＯＣが同時に増加する。メインコントローラ１００は、組電池３０のＳＯＣが所定値に到達したか否かを検出する（Ｓ２０４）。図４の例では、組電池３０のＳＯＣが組電池３１のＳＯＣよりも高いので、組電池３０のＳＯＣが先に所定値に到達する。組電池３０のＳＯＣが所定値に到達していない場合は放電を継続する。
【００８０】
組電池３０のＳＯＣが所定値に達した場合は、メインコントローラ１００は、システムメインリレーを制御して組電池３０への充電を停止し、組電池３１のみの充電制御に切り替える。具体的には、メインコントローラ１００は、並列接続された組電池３０，３１全体の補機への充電制御を停止し、組電池３０側のシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１をオンからオフに切り替え、組電池３１側のシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ２のオン状態を維持する（Ｓ２０５）。メインコントローラ１００は、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ２、Ｇがオンされた状態で充電制御を開始し、組電池３１のみを対象とした外部充電器からの充電を開始する（Ｓ２０６）。
【００８１】
メインコントローラ１００は、組電池３１の外部充電器からの充電によるＳＯＣの変動を監視する。メインコントローラ１００は、組電池３１のＳＯＣが所定値に到達したか否かを検出する（Ｓ２０７）。組電池３１のＳＯＣが所定値に到達していない場合は充電を継続し、組電池３１のＳＯＣが所定値に達した場合は、メインコントローラ１００は、システムメインリレーを制御して外部充電器からの充電を停止し、電池パック１全体の外部充電器からの充電制御を終了する（Ｓ２０８）。
【００８２】
その後、メインコントローラ１００は、組電池３０及び組電池３１の各ＳＯＣが同じ所定値に均等化された状態であるか否かを判別し、電気的に並列に接続された組電池３０及び組電池３１の各ＳＯＣが所定値に均等化された状態の電池パック１の全システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２，Ｇ，Ｐをオフにして（Ｓ２０９）、ＳＯＣ均等化制御を終了する。
【００８３】
ステップＳ２において、メインコントローラ１００は、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が無いと判別されると（Ｓ２０２のＮＯ）、組電池３０，３１の各ＳＯＣが同じＳＯＣ値を有するので、そのＳＯＣ値が所定値であるか否かを判別する（Ｓ２１０）。メインコントローラ１００は、組電池３０，３１のＳＯＣが所定値よりも小さい場合、組電池３０，３１および外部充電器を電気的に接続するためには、ステップＳ２０３と同様に、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２およびシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｇをオフからオンに切り替え、並列接続された組電池３０，３１全体を充電し、組電池３０，３１の各ＳＯＣが所定値となるまで外部充電器から電気エネルギーを充電させる（Ｓ２１１）。
【００８４】
メインコントローラ１００は、組電池３０，３１の外部充電器からの充電によるＳＯＣの変動を監視し、組電池３０，３１の各ＳＯＣが所定値に到達したか否かを検出する（Ｓ２１３）。ＳＯＣが所定値に到達していない場合は充電を継続し、ＳＯＣが所定値に達した場合は、メインコントローラ１００は、ステップＳ２０８に進むことになる。
【００８５】
ＳＯＣ均等化制御終了後、メインコントローラ１００は、電池スタックの交換作業を行う作業者に、交換準備が完了した旨の表示等を出力する制御を行うことができる。作業者は、交換対象である電池スタックと交換用電池スタックを交換する。
【００８６】
図６の例では、電気的に並列に接続された電池スタックの交換作業において、並列接続される電池スタック間のＳＯＣ均等化を充電により行うので、電池パック１のＳＯＣが高い状態で均等化される。このため、電池パック１の電気エネルギーによる走行に対して十分な電気エネルギーを蓄えた状態が電池スタック交換後に維持され、電池スタック交換後の外部充電器等による充電時間が短縮され、又は充電が不要となる。
【００８７】
図７は、電源スタック交換方法の処理フローを示す図であり、交換対象の電池スタックを交換用電池スタックと交換した後に、並列接続された電池スタック間のＳＯＣ均等化制御を行う。なお、図７の例では、充電制御を一例に説明しているが、放電制御であってもよい。
【００８８】
電池スタックを交換する作業者は、車両に設けられた所定の接続アダプタを介して情報処理装置をメインコントローラ１００に接続する。作業者は、情報処理装置からメンテナンスモード指示信号を入力する。メンテナンス指示信号を受信したメインコントローラ１００は、メンテナンスモード（スタック交換モード）に移行する（Ｓ３０１）。
【００８９】
また、作業者は、交換用電池スタックを外部充電器と接続するとともに、外部充電器と電池パック（車両）とを充電ケーブルを用いて接続する。さらに作業者は、メインコントローラ１００と交換用電池スタックとを所定の通信線を用いて接続する。つまり、交換用電池スタックをメインコントローラ１００による充放電制御の対象に組み込むために、交換用電池スタックとメインコントローラ１００とを接続する。メインコントローラ１００は、接続された交換用電池スタックのＳＯＣを検出する（Ｓ３０２）。
【００９０】
なお、交換用電池スタックのＳＯＣ値が取得されている場合には、ステップＳ３０２は、情報処理装置から接続された交換用電池スタックのＳＯＣ値の入力を受ける処理を遂行する。また、交換用電池スタックを電池パック１と個別に外部充電器に接続する以外に、例えば、電池パック１に設けられたメンテナンス用ケーブルで交換用電池スタックを接続し、外部充電器と交換用電池スタックとの接続を電池パック１を介して行い、かつ交換用電池スタックをメインコントローラ１００による充放電制御の対象に組み込むことができる。
【００９１】
次に、メインコントローラ１００は、並列接続された組電池３０，３１の各ＳＯＣをメモリから取得し、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が有るか否かを判別する（Ｓ３０３）。
【００９２】
メインコントローラ１００（外部充電制御部１０１３）は、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が有ると判別されると（Ｓ３０３のＹＥＳ）、ステップＳ３０４に進み、交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３０又は３１のＳＯＣ値が等しいか否か（ＳＯＣ差が有るか否か）を判別する（Ｓ３０４）。
【００９３】
交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３０又は３１のＳＯＣ値が等しくない場合には、外部充電器から交換用電池スタック又は、交換対象の電池スタックを含む組電池３０又は３１に電気エネルギーを充電させる充電制御を遂行する（Ｓ３０５）。
【００９４】
ここで、交換対象の電池スタックを含む組電池が組電池３１であるとし、また、交換用電池スタックのＳＯＣを交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣになるまで充電する場合について説明する。
【００９５】
メインコントローラ１００は、交換用電池スタックに対して充電を行い、交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値とが等しくなるまで、外部充電器から電気エネルギーを充電させる充電制御を遂行する。なお、交換用電池スタックのＳＯＣ値が交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値よりも高い場合、外部充電器から組電池３１に電気エネルギーを充電させる充電制御を遂行したり、交換用電池スタック及び補機をリレー制御により電気的に接続して、交換用電池スタックから電気エネルギーを補機に放電させる放電制御を遂行することもできる。
【００９６】
メインコントローラ１００（スタック交換制御部１０１）は、外部充電器からの充電によるＳＯＣの変動を監視する。ステップＳ３０５において交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値とが等しいと判別された場合、ステップＳ３０６に進み、充電制御を停止してステップＳ３０７に進む。
【００９７】
ステップＳ３０７では、交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値とが等しい状態で、電池パック１の全システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２，Ｇ，Ｐをオフにし、交換用電池スタックと外部充電器との接続をオフにする（Ｓ３０７）。メインコントローラ１００は、電池スタックの交換作業を行う作業者に、交換準備が完了した旨の表示等を出力する制御等を行い、作業者は、交換対象である電池スタックと交換用電池スタックを交換する。
【００９８】
メインコントローラ１００は、交換用電池スタックが交換されたか否かを判別する（Ｓ３０８）。作業者は、スタック交換作業が完了した後に情報処理装置からメインコントローラ１００に電池スタック交換完了を示す制御信号を入力し、メインコントローラ１００は、この入力信号に基づいて交換用電池スタックが交換されたか否かを判別することができる。
【００９９】
交換用電池スタックに交換された後、メインコントローラ１００は、組電池３０，３１の各ＳＯＣのうち、高いＳＯＣを有する組電池側のシステムメインリレーをオフに制御し、低いＳＯＣを有する組電池側のシステムメインリレーをオンにする（Ｓ３０９）。図７の例では、組電池３１のＳＯＣが組電池３０のＳＯＣよりも高いので、組電池３０および外部充電器を電気的に接続するためには、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１をオフに制御しつつ、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ２およびシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｇをオフからオンに切り替える。
【０１００】
メインコントローラ１００は、組電池３０に対して充電を行い（Ｓ３１０）、組電池３０のＳＯＣが組電池３１のＳＯＣに達するまで、外部充電器から電気エネルギーを充電させる充電制御を遂行する。
【０１０１】
メインコントローラ１００は、外部充電器からの充電によるＳＯＣの変動を監視し、組電池３０と３１の各ＳＯＣ値が等しくなるまで充電制御を行い（Ｓ３１１）、組電池３０と３１の各ＳＯＣ値が等しいと判別された場合に、充電制御を停止する（Ｓ３１２）。
【０１０２】
そして、メインコントローラ１００は、電池パック１の全システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２，Ｇ，Ｐをオンにする（Ｓ３１３）。
【０１０３】
ステップＳ３０３において、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が無いと判別されると（Ｓ３０３のＮＯ）、メインコントローラ１００は、ステップＳ３０４に進み、交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値が等しいか否かを判別する（Ｓ３１４）。
【０１０４】
交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値が等しくない場合、外部充電器から交換用電池スタックに電気エネルギーを充電させる充電制御を遂行する（Ｓ３１５）。なお、この場合においても上述したように、交換用電池スタックのＳＯＣ値が交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値よりも高い場合、外部充電器から組電池３１に電気エネルギーを充電させる充電制御を遂行したり、交換用電池スタック及び補機をリレー制御により電気的に接続して、交換用電池スタックから電気エネルギーを補機に放電させる放電制御を遂行することもできる。
【０１０５】
メインコントローラ１００は、外部充電器からの充電によるＳＯＣの変動を監視し、交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値とが等しいと判別された場合（Ｓ３１６）、充電制御を停止する（Ｓ３１７）。
【０１０６】
メインコントローラ１００は、交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値とが等しい状態で、電池パック１の全システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２，Ｇ，Ｐをオフにし、交換用電池スタックと外部充電器との接続をオフにする（Ｓ３１８）。メインコントローラ１００は、電池スタックの交換作業を行う作業者に、交換準備が完了した旨の表示等を出力する制御等を行い、作業者は、交換対象である電池スタックと交換用電池スタックを交換する。そして、メインコントローラ１００は、ステップ３１３に進む。
【０１０７】
図７の例では、交換用電池スタックのＳＯＣを交換対象の電池スタックを含む組電池のＳＯＣに均等化してスタック交換を行った後に、電気的に並列に接続される組電池３０，３１間のＳＯＣ均等化制御を遂行するので、電池パック１の電気エネルギーによる走行に対して十分な電気エネルギーを蓄えた状態が電池スタック交換後に維持され、電池スタック交換後の外部充電器等による充電時間を短縮することができる。
【０１０８】
以上、本発明を実施例に則して説明したが、例えば、メインコントローラ１００によるＳＯＣ均等化制御は、作業者が操作する情報処理装置で行うことができ、メインコントローラ１００と個別のＳＯＣ均等化制御を遂行する制御装置として構成することも可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１：電池パック（電源装置）
１１〜１５：電池スタック
２０：ケース
２１：ロアーケース
２２：電流遮断器
２３：ヒューズ
３０，３１：組電池（電源ユニット）
４０：電池監視装置
１００：メインコントローラ（制御装置）
１０１：スタック交換制御部
１０１１：機器放電制御部
１０１２：外部充電制御部
１０１３：リレー制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源スタックを複数備えた電源装置の電源スタックの交換方法、制御装置及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等には、複数の電池スタックが搭載されることがある。電池スタックは、複数の単電池を一方向に並べることによって構成されており、車両の走行に用いられるエネルギーを出力する。
【０００３】
電池パックは、複数の電池スタックを電気的に並列又は直接に接続することで構成されているが、複数の電池スタックの一部に性能劣化や故障等の不具合が発生すると、電池パック全体の性能が低下し、電池スタックの交換が必要となる。
【０００４】
しかしながら、スタック交換後、交換された電池スタックと交換していない他の電池スタックとのＳＯＣ（充電電気容量；State of Charge）に差があると、電池パックの電気エネルギーによる走行距離が減少する課題がある。
【０００５】
従来、このような電池スタック間にＳＯＣ差が存在する場合、車両走行時の放電／充電制御における均等化制御（均等化回路）により所定の電流値で均等化を行っているが、均等化に使用される電流値が小さいと、交換された電池スタックのＳＯＣと交換していない他の電池スタックのＳＯＣとが均等になるまでに多くの時間を要する。
【０００６】
このため、複数の電池スタックが並列接続された電池パックの電池スタックを交換する際に、並列接続された電池スタック間にＳＯＣ差（電圧差）が存在していると、電池スタック交換後のＳＯＣの均等化が図れるまでの間、電池パックの性能を十分に生かしきれず、電気エネルギーによる走行距離の減少や電気エネルギーによる走行ができなくなってしまう課題があった。
【０００７】
また、走行に用いられる電池スタックは、近年、高エネルギー化が進んでおり、電池スタック間にＳＯＣ差がある状態で交換を行うと、そのＳＯＣ差によって交換作業の安全性が低下するという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１５７８１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７２１４２号公報
【特許文献３】特許第３８２０１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、電源スタックが並列接続された電源装置の電源スタック交換方法、制御装置及び制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態の電源スタック交換方法は、電源スタックを電気的に並列接続した電源装置において、その一部の交換対象の電源スタックを、交換用電源スタックと交換する電源スタック交換方法であり、並列に接続された各電源スタックそれぞれの充電電気容量（ＳＯＣ）が所定値になるまで放電又は充電するステップと、充電又は放電により各ＳＯＣが所定値となった電源スタックのうち交換対象の電源スタックを交換用電源スタックと交換するステップと、を含む。
【００１１】
上記放電又は充電するステップは、並列に接続された電源スタック全体を放電又は充電するステップと、ＳＯＣが所定値に達した一方の電源スタックの放電又は充電を中断し、所定値に達していない他方の電源スタックのＳＯＣが所定値に達するまで他方の電源スタックを放電又は充電するステップと、を含むことができる。
【００１２】
さらに、上記放電又は充電するステップは、並列に接続された電源スタックのうち任意の電源スタックの充電電気容量が所定値となるまで放電又は充電するステップと、任意の電源スタックの充電電気容量が所定値に達した後に、並列に接続された他方の電源スタックの充電電気容量が所定値となるまで放電又は放電するステップと、を含むことができる。他の実施形態の上記放電又は充電するステップは、並列に接続された電源スタックのうちＳＯＣが低い電源スタックのＳＯＣが所定値となるまで放電するステップと、ＳＯＣが低い電源スタックのＳＯＣが所定値に達した後に、並列に接続された他方の電源スタックのＳＯＣが所定値となるまで放電するステップと、を含むことができ、また、並列に接続された電源スタックのうちＳＯＣが高い電源スタックのＳＯＣが所定値となるまで充電するステップと、ＳＯＣが高い電源スタックのＳＯＣが所定値に達した後に、並列に接続された他方の電源スタックのＳＯＣが所定値となるまで充電するステップと、を含むことができる。
【００１３】
車両に搭載された電力消費機器に上記並列に接続された電源スタックの放電電流を出力したり、外部充電器から供給される電力を電源スタックに充電するように構成することができる。
【００１４】
並列に接続された電源スタック間の充電電気容量の差の有無を判別するステップをさらに含むことができ、上記所定値を交換用電源スタックのＳＯＣとすることができる。
【００１５】
また、他の実施形態の電源スタック交換方法は、電源スタックを電気的に並列接続した電源装置において、その一部の交換対象の電源スタックを、交換用電源スタックと交換する電源スタック交換方法であり、交換用電源スタックを、並列に接続された電源スタック間の一方の電源スタックの充電電気容量（ＳＯＣ）と同じになるまで放電又は充電するステップと、並列に接続された電源スタック間の他方の電源スタックを、一方の電源スタックのＳＯＣと同じになるまで放電又は充電するステップと、放電又は充電された交換用電源スタックを並列に接続された電源スタックのうち交換対象の電源スタックと交換するステップと、を含む。
【００１６】
さらに、他の実施形態の電源スタック交換方法は、複数の電源スタックを電気的に接続した電源ユニットが電気的に並列接続された電源装置において、電源ユニットに含まれる一部の交換対象の電源スタックを交換用電源スタックと交換する電源スタック交換方法であり、電源ユニットの充電電気容量（ＳＯＣ）が所定値になるまで電源ユニットそれぞれを放電又は充電するステップと、充電又は放電によって各ＳＯＣが所定値となった電源ユニットに含まれる電源スタックのうち交換対象の電源スタックを交換用電源スタックと交換するステップと、を含む。
【００１７】
また、本発明の一実施形態の制御装置は、電源スタックを電気的に並列接続した電源装置の一部の交換対象の電源スタックを交換用電源スタックと交換する際の、電源スタック間の充電電気容量（ＳＯＣ）の制御を遂行し、並列に接続された電源スタック間のＳＯＣの差の有無を判別するスタック交換制御部と、電源スタック間にＳＯＣの差が有る場合に、電源スタックの各ＳＯＣが所定値になるまで所定の電力消費機器を通じた放電制御又は外部充電器からの充電制御を行う充放電制御部と、を含む。
【００１８】
さらに、本発明の一実施形態のプログラムは、電源スタックを電気的に並列接続した電源装置の一部の交換対象の電源スタックを交換用電源スタックと交換するメンテナンスモードを実行する、電源装置に接続される制御装置の制御プログラムであり、並列に接続された電源スタック間の充電電気容量の差の有無を判別する機能と、電源スタック間に充電電気容量の差が有る場合に、電源スタックの各充電電気容量が所定値になるまで所定の電力消費機器を通じた放電制御又は外部充電器からの充電制御を行う機能と、を制御装置に実現させる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、電気的に並列接続された電池スタック間のＳＯＣ調節を行う電源スタック交換方法により、電源スタック交換後の電源装置の電気エネルギーによる走行距離の減少を抑制し、スタック交換後の電源装置の効率的な使用及び安全なスタック交換作業を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】複数の電池スタックで構成された電池パックの模式図である。
【図２】電池パックの回路構成を示す図である。
【図３】メインコントローラの機能ブロックを示す図である。
【図４】電源スタック交換方法の処理フローを示す図である。
【図５】電源スタック交換方法の処理フローを示す図である。
【図６】電源スタック交換方法の処理フローを示す図である。
【図７】電源スタック交換方法の処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
【００２２】
本発明の実施例１の電池パック（電源装置に相当する）は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両に搭載される。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、電池パック１の他に内燃機関又は燃料電池を備えた車両である。電気自動車は、車両の動力源として、電池パックのみを備えた車両である。
【００２３】
本実施例の電池パック１は、車両のフロアパネルの下面に取り付けられ、フロアパネルの上面側の車室（乗員が乗車するスペース）とフロアパネルとの間の車室外スペースに配置されたり、座席の下や座席間、トランクスペースとフロアパネルとの間などに配置される。
【００２４】
電池パック１は、モータ・ジェネレータ（不図示）に接続されており、モータ・ジェネレータは、電池パック１の出力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギーを生成する。モータ・ジェネレータの回転力は、動力伝達機構を介して、車輪に伝達される。
【００２５】
電池パック１およびモータ・ジェネレータの間に、昇圧回路やインバータを配置することができる。昇圧回路を配置すれば、電池パック１の出力電圧を昇圧することができる。インバータを用いれば、電池パック１から出力された直流電力を交流電力に変換でき、モータ・ジェネレータとして、三相交流モータを用いることができる。モータ・ジェネレータは、車両の制動時に発生する運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、電池パック１に出力する。電池パック１は、モータ・ジェネレータからの電力を蓄える。
【００２６】
また、電池パック１は、昇圧回路やインバータを介して補機又は外部充電器に接続される。補機とは、電池パック１から出力される電力を消費して動作する機器（電力消費機器）であり、例えば、車両に搭載されたエアコン、ＡＶ機器、照明装置等である。なお、補機は、車両に搭載されない外部接続可能な機器を含むことができる。
【００２７】
外部充電器は、車両走行に基づく電気エネルギーによる充電以外の車両外部の電気エネルギーを電池パック１に供給する電源（電力供給源）であり、家庭用電源や充電専用電源からの電力が電池パック１に供給される。外部充電器と電池パック（車両）は、例えば、車両の搭載された充電アダプタに接続可能な充電ケーブルを用いて接続することができる。
【００２８】
図１は、複数の電池スタックで構成された電池パックの模式図である。電池パック１は、５つの電池スタック（電源スタックに相当する）１１〜１５と、電池スタック１１〜１５を収容するケース２０とを有する。電池スタック１１〜１５は、アッパーケース（不図示）およびロアーケース２１によって覆われる。アッパーケースは、ボルト等によってロアーケース２１に固定される。ロアーケース２１は、車両のフロアパネルにボルト等で固定され、電池パック１が車両に固定される。また、電池スタック１１〜１５は、ロアーケース２１内に４つの電池スタック１１〜１４が並んで配置され、これら４つの電池スタック１１〜１４の上に、電池スタック１５が配置される。
【００２９】
各電池スタック１１〜１５の構成について説明する。電池スタック１１は、一方向に並んで配置された複数の単電池を有する。単電池としては、いわゆる角型の単電池を用いている。単電池としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。本実施例の電池スタック１１〜１５では、複数の単電池を一方向に並べているが（図２参照）、これに限るものではない。具体的には、複数の単電池を用いて１つの電池モジュールを構成し、複数の電池モジュールを一方向に並べた電池スタック１１とすることもできる。
【００３０】
単電池の内部には、発電要素（例えば、正極素子、負極素子、正極素子及び負極素子の間に配置されるセパレータ（電解液を含む）を積層して構成することができる）を含み、隣り合う２つの単電池がバスバーによって電気的に接続される。電池スタック１１の両端には、一対のエンドプレートが配置され、一対のエンドプレートが拘束部材によって拘束されることによって、一方向に並べされた複数の単電池を拘束している。
【００３１】
５つの電池スタック１１〜１５は、ワイヤーハーネス（不図示）を介して電気的に接続されている。また、後述する電流遮断器２２が固定されている。電流遮断器２２は、電池スタック１１〜１５の電流経路を遮断するために用いられる。電流遮断器２２は、プラグと、プラグに差し込まれるグリップとで構成でき、グリップをプラグから抜くことにより、電流経路を遮断することができる。
【００３２】
次に、電池パック１の回路構成について、図２を用いて説明する。
【００３３】
本実施例では、５つの電池スタック１１〜１５を用いて、２つの組電池（電源ユニット）３０，３１を構成しており、組電池３０，３１、電気的に並列に接続している。組電池３０，３１を構成する単電池の数は、互いに等しく、組電池３０、３１は複数の電池スタックを含む。
【００３４】
図２に示す２つの電池監視装置４０の一方は、組電池３０の状態を監視するために用いられ、他方の電池監視装置４０は、組電池３１の状態を監視するために用いられる。組電池３０，３１の状態には、電流、電圧、温度が含まれる。電圧には、各組電池３０，３１の電圧、単電池の電圧、組電池３０，３１を構成する複数の単電池を複数のブロックに分けたときの電圧が含まれる。各ブロックには、２つ以上の単電池が含まれる。温度には、各組電池３０，３１を１箇所又は複数箇所で測定したときの温度が含まれる。
【００３５】
電池監視装置４０で監視される電流、電圧および温度は、電池スタック１１〜１５の充放電を制御するために用いられる。例えば、電流等は、電池スタック１１〜１５のＳＯＣを推定（算出）するために用いたり、電池スタック１１〜１５の劣化状態を推定するために用いたりする。また、電圧等は、電池スタック１１〜１５の過充電や過放電を抑制するために用いられる。電池監視装置４０は、監視（検出）された電流、電圧および温度の監視情報を、メインコントローラ１００に出力する。
【００３６】
組電池３０は、２つの電池スタック１１，１５と、電池スタック１３の一部とで構成されており、電池スタック１１，１５，１３は電気的に直列に接続されている。組電池３１は、２つの電池スタック１２，１４と、電池スタック１３の一部とで構成されており、電池スタック１２，１４，１３は電気的に直列に接続されている。
【００３７】
各電池スタック１１〜１５には、ヒューズ２１が設けられている。電池スタック１１および電池スタック１５の間には、電流遮断器２２が設けられており、電池スタック１２および電池スタック１４の間には、電流遮断器２２が設けられている。２つの電流遮断器２２は、一体的に構成されており、電流遮断器２２のグリップを引き抜くことにより、各組電池３０，３１の電流経路を同時に遮断することができる。
【００３８】
組電池３０のプラス端子には、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１が接続されており、組電池３１のプラス端子には、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ２が接続されている。組電池３０，３１のマイナス端子には、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｇが接続されている。システムメインリレーＳＭＲ＿Ｐおよび抵抗２３は、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｇと並列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２，Ｇ，Ｐは、後述するメインコントローラ１００によってＯＮ／ＯＦＦの制御がなされる。システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１等は、例えば、リレースイッチである。
【００３９】
組電池３０，３１および負荷（補機又は外部充電器を含む）を電気的に接続するためには、まず、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２およびシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｐを、オフからオンに切り替える。次に、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｇをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、組電池３０，３１の充放電を行うことができる。一方、組電池３０，３１を、直流電源又は交流電源等の外部充電器と接続することにより、組電池３０，３１の充電を行うことができる。
【００４０】
図３は、電池パック１の制御回路（メインコントローラ）１００の機能ブロック図である。
【００４１】
メインコントローラ１００は、モータ・ジェネレータ、昇圧回路及びインバータを介した電池パック１の充放電制御、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２，Ｇ，ＰのＯＮ／ＯＦＦ制御、電源監視装置４０の監視制御、電池パック１から補機への放電制御、外部充電器を介した電池パック１への充電制御を行うとともに、後述するメンテナンスモードにおいてＳＯＣ均等化制御（ＳＯＣ調節制御）を遂行する。このため、本実施例のメインコントローラ１００は、スタック交換制御部１０１を含み、スタック交換制御部１０１は、機器放電制御部１０１１、外部充電制御部１０１２、及びリレー制御部１０１３を含む。
【００４２】
また、メインコントローラ（バッテリーコントローラを含む）１００は、電源監視装置４０から出力される監視情報に基づいて、電池パック１、組電池３０、３１及び各電池スタック１１〜１５の充電電気容量（ＳＯＣ）や劣化状態などの管理を行い、交換が必要な電池スタック（交換対象の電池スタック）を検出したり、交換が必要な電池スタックが検出された場合に所定の表示装置や出力装置にスタック交換アラーム等を出力することができる。
【００４３】
組電池３０，３１のＳＯＣは、例えば、メインコントローラ１００が電源監視装置４０から出力される監視情報に基づいて所定の演算処理を遂行して取得することができ、電池パック１、組電池３０、３１及び各電池スタック１１〜１５の各ＳＯＣを不図示のメモリ等の記憶させることができる。
【００４４】
そして、本実施例のメインコントローラ１００は、メンテナンスモードを有し、所定の制御信号に基づいてメンテナンスモードを遂行する。メインコントローラ１００は、メンテナンスモードにおいて検出された交換対象の電池スタックを交換するスタック交換モードを実行し、電気的に並列に接続された電池スタック間のＳＯＣ均等化制御を遂行する。
【００４５】
図４は、本実施例の電源スタック交換方法の処理フローを示す図であり、メインコントローラ１００が実行するスタック交換モードの処理フローを含む。以下の説明では、交換対象の電池スタックを検出した後のメインコントローラ１００の処理フローを示しているが、これに限らず、メインコントローラ１００による交換対象の電池スタック検出処理を含むように構成することもできる。
【００４６】
電池スタックを交換する作業者は、車両に設けられた所定の接続アダプタを介して情報処理装置をメインコントローラ１００に接続する。作業者は、情報処理装置からメンテナンスモード指示信号（入力制御信号）を入力する。メンテナンス指示信号を受信したメインコントローラ１００は、メンテナンスモード（スタック交換モード）に移行する（Ｓ１）。
【００４７】
メインコントローラ１００（スタック交換制御部１０１）は、並列接続された組電池３０，３１の各ＳＯＣをメモリから抽出し、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が有るか否かを判別する（Ｓ２）。図４の左側に示したグラフは、組電池３０（電源ユニット１）及び組電池３１（電源ユニット２）の各電池スタックのＳＯＣを示すグラフＡ〜Ｃであり、組電池３０の電池スタック１５、１１，１３の一部が、横軸の電池スタックＥ，Ｄ，Ｃ２それぞれに対応し、組電池３１の電池スタック１４，１２，１３の一部が横軸の電池スタックＡ，Ｂ，Ｃ１それぞれに対応する。
【００４８】
組電池３０，３１は、複数の電池スタックが電気的に直列に接続され、組電池３０，３１間が電気的に並列に接続されているので、組電池３０を構成する電池スタック１５、１１，１３の一部の各ＳＯＣは、同じＳＯＣとなるように制御され、組電池３１を構成する電池スタック１４，１２，１３の一部の各ＳＯＣも同じＳＯＣとなっている。
【００４９】
メインコントローラ１００（機器放電制御部１０１１）は、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が有ると判別されると（Ｓ２のＹＥＳ，グラグＡ）、組電池３０，３１に充電されている電気エネルギーを補機に出力させる放電制御を遂行する（Ｓ３）。具体的には、メインコントローラ１００（リレー制御部１０１３）は、組電池３０，３１および補機を電気的に接続するためには、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２およびシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｐをオフからオンに切り替え、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｇをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、組電池３０，３１は、エアコン等の補機に充電されている電気エネルギーを放電することができる。
【００５０】
メインコントローラ１００は、並列接続された組電池３０，３１全体を放電させ、組電池３０，３１の各ＳＯＣが所定値となるまで放電させる。この所定値は、例えば、交換用電池スタックのＳＯＣ値や電池パック１の電気エネルギーによる走行可能なＳＯＣの下限値を適用することができ、また、任意のＳＯＣ値であってもよい。
【００５１】
メインコントローラ１００（スタック交換制御部１０１）は、補機への放電による各ＳＯＣの変動を監視する。図４の例では、グラフＢに示すように、補機への放電により組電池３０，３１の各ＳＯＣが同時に減少している。メインコントローラ１００は、組電池３１のＳＯＣが所定値に到達したか否かを検出する（Ｓ４）。図４の例では、組電池３１のＳＯＣが組電池３０のＳＯＣよりも低いので、組電池３１のＳＯＣが先に所定値に到達する。組電池３１のＳＯＣが所定値に到達していない場合は放電を継続する。
【００５２】
組電池３１のＳＯＣが所定値に達した場合は、メインコントローラ１００は、システムメインリレーを制御して補機への放電を停止し、組電池３０のみ放電制御に切り替える。具体的には、メインコントローラ１００は、並列接続された組電池３０，３１全体の補機への放電制御を停止し、組電池３１側のシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ２をオンからオフに切り替え、組電池３０側のシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１のオン状態を維持する（Ｓ５）。メインコントローラ１００は、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１、Ｇがオンされた状態で放電制御を開始し、組電池３０のみを対象とした補機への放電を開始する（Ｓ６）。
【００５３】
メインコントローラ１００は、組電池３０の補機への放電によるＳＯＣの変動を監視する。図４のグラフＣに示すように、メインコントローラ１００は、組電池３０のＳＯＣが所定値に到達したか否かを検出する（Ｓ７）。組電池３０のＳＯＣが所定値に到達していない場合は放電を継続し、組電池３０のＳＯＣが所定値に達した場合は、メインコントローラ１００は、システムメインリレーを制御して補機への放電を停止し、電池パック１全体の補機への放電制御を終了する（Ｓ８）。
【００５４】
その後、メインコントローラ１００は、図４のグラフＣに示すように、組電池３０及び組電池３１の各ＳＯＣが、同じ所定値である状態、すなわち、組電池３０及び組電池３１の各ＳＯＣが所定値に均等化された状態であるか否かを判別し、電気的に並列に接続された組電池３０及び組電池３１の各ＳＯＣが所定値に均等化された状態の電池パック１の全システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２，Ｇ，Ｐをオフにして（Ｓ９）、ＳＯＣ調節制御を終了する。
【００５５】
一方、ステップＳ２において、メインコントローラ１００は、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が無いと判別されると（Ｓ２のＮＯ）、組電池３０，３１の各ＳＯＣが同じＳＯＣ値を有するので、そのＳＯＣ値が所定値であるか否かを判別する（Ｓ１０）。メインコントローラ１００は、組電池３０，３１のＳＯＣが所定値よりも大きい場合、組電池３０，３１および補機を電気的に接続するためには、ステップＳ３と同様に、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２およびシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｇをオフからオンに切り替え、並列接続された組電池３０，３１全体を放電させ、組電池３０，３１の各ＳＯＣが所定値となるまで放電させる（Ｓ１１）。
【００５６】
メインコントローラ１００は、組電池３０，３１の補機への放電によるＳＯＣの変動を監視する。図４のグラフＣに示すように、メインコントローラ１００は、組電池３０，３１の各ＳＯＣが所定値に到達したか否かを検出する（Ｓ１３）。ＳＯＣが所定値に到達していない場合は放電を継続し、ＳＯＣが所定値に達した場合は、メインコントローラ１００は、ステップＳ８に進むことになる。
【００５７】
ＳＯＣ調節制御完了後、メインコントローラ１００は、電池スタックの交換作業を行う作業者に、交換準備が完了した旨の表示等を出力する制御を行うことができる。作業者は、交換対象である電池スタックと交換用電池スタックを交換する。
【００５８】
電気的に並列に接続された電池スタックで構成された電池パック１では、例えば、電池パック１内の電池スタックに不具合が生じた場合、メインコントローラ１００は、不具合が生じた電池スタック（不具合が生じた電池スタックを含む電源ユニット）の充放電を停止し、不具合の生じていない電池スタック（不具合が生じていない電源ユニット）のみに対する充放電を行って、電池パック１の電気エネルギーによる走行を可能にする制御を行う。この場合、不具合が生じた時点から電池スタック間（電源ユニット間）に大きなＳＯＣ差が生じる。
【００５９】
このため、不具合が生じた交換対象の電池スタックを交換用電池スタックと交換する際、並列接続された電池スタック間の電圧差が大きくなり、交換後も電池スタック間の電圧差が大きいと、その電圧差分のエネルギーロスが生じる。
【００６０】
例えば、図４のグラフＡに示すように電源ユニット２のＳＯＣが６５％，電源ユニット１のＳＯＣが３８％である場合、そのＳＯＣ差は２７％である。ＳＯＣ調節制御を行わずに不具合が生じた電池スタックを交換した場合、電源ユニット１と電源ユニット２間のＳＯＣ差２７％は、そのまま維持されるので、電池パック１の放電時において電源ユニット１のＳＯＣが先に下限値である２０％に到達し、電源ユニット２のＳＯＣが４７％の状態であっても放電制御が停止され、電源ユニット２のＳＯＣ２７％分の電気エネルギーが使用できなくなる。
【００６１】
また、電池パック１への充電時において電源ユニット２のＳＯＣが先に上限値である８０％に到達し、電源ユニット１のＳＯＣが５３％の状態であっても充電制御が停止され、電源ユニット１のＳＯＣ２７％分の電気エネルギーを蓄えることができなくなる。
【００６２】
このため、並列接続される電源ユニット１、２間にＳＯＣ差が生じると、電池スタック交換後の電気エネルギーによる走行距離が電源ユニット１、２間にＳＯＣ差分減少することになる。
【００６３】
本実施例では、電気的に並列に接続された電池スタックの交換作業において、並列接続される電池スタック間のＳＯＣ均等化制御を遂行することで、電池スタック交換後の電池パック１の電気エネルギーによる走行距離の減少又は走行不可状態を好適に抑制することができる。これにより、スタック交換後の電池パック１の効率的な使用を実現できる。
【００６４】
また、交換用電池スタックのＳＯＣ値をＳＯＣ均等化制御の所定値とした場合、スタック交換後の電池パック１の組電池３０，３１全体のＳＯＣが交換用電池スタックのＳＯＣ値に均等化され（ＳＯＣが一定の同じ所定値に均一化され）、スタック交換後の電池パック１のより効率的な使用を実現できる。
【００６５】
また、ＳＯＣ調節制御の所定値を電池パック１の電気エネルギーによる走行可能な下限値とすることで、組電池３０，３１間のＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３０又は組電池３１の複数の電池スタック間のＳＯＣ値とがより低いＳＯＣ状態で均等化されているので、組電池間又は電池スタック間の電圧差による放電等を防止することができ、交換対象の電池スタックを取り外し作業及び取り付け作業の安全性をより向上させることができる。
【００６６】
なお、交換用電池スタックのＳＯＣ値を予め取得できる場合には、情報処理装置からメンテナンスモード指示信号と共に、又は個別にメインコントローラ１００に入力し、メンテナンスモードにおけるＳＯＣ調節制御の所定値を情報処理装置から入力したＳＯＣ値とすることができる。また、交換用電池スタックのＳＯＣ値が電池スタックのＳＯＣ下限値である場合、予めそのＳＯＣ値を保持しておき、ＳＯＣ調節制御の所定値として使用することができる。また、交換用電池スタックのＳＯＣ値をＳＯＣ調節制御の所定値に合わせるために、又は交換用電池スタックのＳＯＣ値を任意の所定値にするために、交換用電池スタックに対して充放電を予め行うこともできる。
【００６７】
図５は、電源スタック交換方法の処理フローを示す図であり、図４に示した電源スタック交換方法の変形例である。図４と同じ処理については同符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
図５に示すように、組電池３０，３１に充電されている電気エネルギーを補機に出力させる放電制御において、並列接続された組電池３０，３１全体を放電させて組電池３０，３１の各ＳＯＣが所定値となるまで放電するのではなく、組電池３０，３１を個別に放電させて各組電池３０，３１それぞれのＳＯＣが所定値に達するまで個別に放電制御を行う。
【００６９】
ステップＳ２において、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が有ると判別されると、メインコントローラ１００は、組電池３０，３１の各ＳＯＣが参照し、所定値であるか否かを判別する。この判別処理は組電池３０，３１に対して個別にかつ任意の順序で行うことができる。例えば、組電池３１のＳＯＣ値が所定値でないと判別された場合、組電池３１と補機とを電気的に接続する。システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ２をオンからオフに切り替える。これにより、組電池３１が、エアコン等の補機に充電されている電気エネルギーを放電することができる（Ｓ１０１）。
【００７０】
メインコントローラ１００は、並列接続された組電池３１の一方のみを放電させ、例えば、組電池３１のＳＯＣが所定値となるまで放電させる（Ｓ１０３）。このとき、組電池３０の放電は行われない。
【００７１】
メインコントローラ１００は、補機への放電による組電池３１のＳＯＣの変動を監視し、組電池３１のＳＯＣが所定値に到達したか否かを検出する（Ｓ１０３）。組電池３１のＳＯＣが所定値に到達していない場合は放電を継続する。
【００７２】
組電池３１のＳＯＣが所定値に達した場合は、メインコントローラ１００は、システムメインリレーを制御して補機への放電を終了し（Ｓ１０４）、並列接続された各組電池のＳＯＣをチェックし、電池パック１の並列接続される全ての組電池（電池スタック）のＳＯＣ値が所定値であるか否かを判別する（Ｓ１０５）。ＳＯＣ値が所定値に達していない組電池がある場合、ステップＳ１０１に戻り、ＳＯＣが所定値に達していない組電池のシステムメインリレーをオンし、それ以外の組電池のシステムメインリレーをオフにして、ＳＯＣが所定値に達していない組電池のＳＯＣを所定値になるまで放電する。電池パック１の並列接続される全ての組電池のＳＯＣ値が所定値となるまで、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５を繰り返し行い、並列接続される全ての各組電池のＳＯＣ値を所定値に均等化する。
【００７３】
図５の例では、各組電池のＳＯＣを個別に放電制御し、ＳＯＣ値が所定値に達していない組電池を対象に放電制御を行うので、ＳＯＣ均等化制御の時間を短縮することができる。
【００７４】
図６は、電源スタック交換方法の処理フローを示す図であり、図４に示した電源スタック交換方法が補機への放電制御により、電池スタックのＳＯＣを所定値まで下げていたが、図６の例では、逆に、並列接続された電池スタックへの充電制御によりＳＯＣの均等化を行う。
【００７５】
図４に示した例と同様に、電池スタックを交換する作業者は、車両に設けられた所定の接続アダプタを介して情報処理装置をメインコントローラ１００に接続する。作業者は、情報処理装置からメンテナンスモード指示信号（入力制御信号）を入力する。メンテナンス指示信号を受信したメインコントローラ１００は、メンテナンスモード（スタック交換モード）に移行する（Ｓ２０１）。なお、上述したように外部充電器と電池パック１（車両）とは、車両の搭載された充電アダプタに接続可能な充電ケーブル等を用いて接続される。
【００７６】
メインコントローラ１００は、並列接続された組電池３０，３１の各ＳＯＣをメモリから取得し、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が有るか否かを判別する（Ｓ２０２）。
【００７７】
メインコントローラ１００（外部充電制御部１０１３）は、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が有ると判別されると（Ｓ２０２のＹＥＳ）、外部充電器から組電池３０，３１に電気エネルギーを充電させる充電制御を遂行する（Ｓ２０３）。具体的には、メインコントローラ１００（リレー制御部１０１３）は、組電池３０，３１および外部充電器を電気的に接続するためには、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２およびシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｇをオフからオンに切り替える。これにより、組電池３０，３１は、外部充電器から電力の供給を受けて電気エネルギーを充電することができる。
【００７８】
メインコントローラ１００は、並列接続された組電池３０，３１全体に対して充電を行い、組電池３０，３１の各ＳＯＣが所定値となるまで外部充電器から充電させる。
【００７９】
メインコントローラ１００（スタック交換制御部１０１）は、外部充電器からの充電による各ＳＯＣの変動を監視する。図６の例では、図４同様に、外部充電器からの充電により組電池３０，３１の各ＳＯＣが同時に増加する。メインコントローラ１００は、組電池３０のＳＯＣが所定値に到達したか否かを検出する（Ｓ２０４）。図４の例では、組電池３０のＳＯＣが組電池３１のＳＯＣよりも高いので、組電池３０のＳＯＣが先に所定値に到達する。組電池３０のＳＯＣが所定値に到達していない場合は放電を継続する。
【００８０】
組電池３０のＳＯＣが所定値に達した場合は、メインコントローラ１００は、システムメインリレーを制御して組電池３０への充電を停止し、組電池３１のみの充電制御に切り替える。具体的には、メインコントローラ１００は、並列接続された組電池３０，３１全体の補機への充電制御を停止し、組電池３０側のシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１をオンからオフに切り替え、組電池３１側のシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ２のオン状態を維持する（Ｓ２０５）。メインコントローラ１００は、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ２、Ｇがオンされた状態で充電制御を開始し、組電池３１のみを対象とした外部充電器からの充電を開始する（Ｓ２０６）。
【００８１】
メインコントローラ１００は、組電池３１の外部充電器からの充電によるＳＯＣの変動を監視する。メインコントローラ１００は、組電池３１のＳＯＣが所定値に到達したか否かを検出する（Ｓ２０７）。組電池３１のＳＯＣが所定値に到達していない場合は充電を継続し、組電池３１のＳＯＣが所定値に達した場合は、メインコントローラ１００は、システムメインリレーを制御して外部充電器からの充電を停止し、電池パック１全体の外部充電器からの充電制御を終了する（Ｓ２０８）。
【００８２】
その後、メインコントローラ１００は、組電池３０及び組電池３１の各ＳＯＣが同じ所定値に均等化された状態であるか否かを判別し、電気的に並列に接続された組電池３０及び組電池３１の各ＳＯＣが所定値に均等化された状態の電池パック１の全システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２，Ｇ，Ｐをオフにして（Ｓ２０９）、ＳＯＣ均等化制御を終了する。
【００８３】
ステップＳ２において、メインコントローラ１００は、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が無いと判別されると（Ｓ２０２のＮＯ）、組電池３０，３１の各ＳＯＣが同じＳＯＣ値を有するので、そのＳＯＣ値が所定値であるか否かを判別する（Ｓ２１０）。メインコントローラ１００は、組電池３０，３１のＳＯＣが所定値よりも小さい場合、組電池３０，３１および外部充電器を電気的に接続するためには、ステップＳ２０３と同様に、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２およびシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｇをオフからオンに切り替え、並列接続された組電池３０，３１全体を充電し、組電池３０，３１の各ＳＯＣが所定値となるまで外部充電器から電気エネルギーを充電させる（Ｓ２１１）。
【００８４】
メインコントローラ１００は、組電池３０，３１の外部充電器からの充電によるＳＯＣの変動を監視し、組電池３０，３１の各ＳＯＣが所定値に到達したか否かを検出する（Ｓ２１３）。ＳＯＣが所定値に到達していない場合は充電を継続し、ＳＯＣが所定値に達した場合は、メインコントローラ１００は、ステップＳ２０８に進むことになる。
【００８５】
ＳＯＣ均等化制御終了後、メインコントローラ１００は、電池スタックの交換作業を行う作業者に、交換準備が完了した旨の表示等を出力する制御を行うことができる。作業者は、交換対象である電池スタックと交換用電池スタックを交換する。
【００８６】
図６の例では、電気的に並列に接続された電池スタックの交換作業において、並列接続される電池スタック間のＳＯＣ均等化を充電により行うので、電池パック１のＳＯＣが高い状態で均等化される。このため、電池パック１の電気エネルギーによる走行に対して十分な電気エネルギーを蓄えた状態が電池スタック交換後に維持され、電池スタック交換後の外部充電器等による充電時間が短縮され、又は充電が不要となる。
【００８７】
図７は、電源スタック交換方法の処理フローを示す図であり、交換対象の電池スタックを交換用電池スタックと交換した後に、並列接続された電池スタック間のＳＯＣ均等化制御を行う。なお、図７の例では、充電制御を一例に説明しているが、放電制御であってもよい。
【００８８】
電池スタックを交換する作業者は、車両に設けられた所定の接続アダプタを介して情報処理装置をメインコントローラ１００に接続する。作業者は、情報処理装置からメンテナンスモード指示信号を入力する。メンテナンス指示信号を受信したメインコントローラ１００は、メンテナンスモード（スタック交換モード）に移行する（Ｓ３０１）。
【００８９】
また、作業者は、交換用電池スタックを外部充電器と接続するとともに、外部充電器と電池パック（車両）とを充電ケーブルを用いて接続する。さらに作業者は、メインコントローラ１００と交換用電池スタックとを所定の通信線を用いて接続する。つまり、交換用電池スタックをメインコントローラ１００による充放電制御の対象に組み込むために、交換用電池スタックとメインコントローラ１００とを接続する。メインコントローラ１００は、接続された交換用電池スタックのＳＯＣを検出する（Ｓ３０２）。
【００９０】
なお、交換用電池スタックのＳＯＣ値が取得されている場合には、ステップＳ３０２は、情報処理装置から接続された交換用電池スタックのＳＯＣ値の入力を受ける処理を遂行する。また、交換用電池スタックを電池パック１と個別に外部充電器に接続する以外に、例えば、電池パック１に設けられたメンテナンス用ケーブルで交換用電池スタックを接続し、外部充電器と交換用電池スタックとの接続を電池パック１を介して行い、かつ交換用電池スタックをメインコントローラ１００による充放電制御の対象に組み込むことができる。
【００９１】
次に、メインコントローラ１００は、並列接続された組電池３０，３１の各ＳＯＣをメモリから取得し、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が有るか否かを判別する（Ｓ３０３）。
【００９２】
メインコントローラ１００（外部充電制御部１０１３）は、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が有ると判別されると（Ｓ３０３のＹＥＳ）、ステップＳ３０４に進み、交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３０又は３１のＳＯＣ値が等しいか否か（ＳＯＣ差が有るか否か）を判別する（Ｓ３０４）。
【００９３】
交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３０又は３１のＳＯＣ値が等しくない場合には、外部充電器から交換用電池スタック又は、交換対象の電池スタックを含む組電池３０又は３１に電気エネルギーを充電させる充電制御を遂行する（Ｓ３０５）。
【００９４】
ここで、交換対象の電池スタックを含む組電池が組電池３１であるとし、また、交換用電池スタックのＳＯＣを交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣになるまで充電する場合について説明する。
【００９５】
メインコントローラ１００は、交換用電池スタックに対して充電を行い、交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値とが等しくなるまで、外部充電器から電気エネルギーを充電させる充電制御を遂行する。なお、交換用電池スタックのＳＯＣ値が交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値よりも高い場合、外部充電器から組電池３１に電気エネルギーを充電させる充電制御を遂行したり、交換用電池スタック及び補機をリレー制御により電気的に接続して、交換用電池スタックから電気エネルギーを補機に放電させる放電制御を遂行することもできる。
【００９６】
メインコントローラ１００（スタック交換制御部１０１）は、外部充電器からの充電によるＳＯＣの変動を監視する。ステップＳ３０５において交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値とが等しいと判別された場合、ステップＳ３０６に進み、充電制御を停止してステップＳ３０７に進む。
【００９７】
ステップＳ３０７では、交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値とが等しい状態で、電池パック１の全システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２，Ｇ，Ｐをオフにし、交換用電池スタックと外部充電器との接続をオフにする（Ｓ３０７）。メインコントローラ１００は、電池スタックの交換作業を行う作業者に、交換準備が完了した旨の表示等を出力する制御等を行い、作業者は、交換対象である電池スタックと交換用電池スタックを交換する。
【００９８】
メインコントローラ１００は、交換用電池スタックが交換されたか否かを判別する（Ｓ３０８）。作業者は、スタック交換作業が完了した後に情報処理装置からメインコントローラ１００に電池スタック交換完了を示す制御信号を入力し、メインコントローラ１００は、この入力信号に基づいて交換用電池スタックが交換されたか否かを判別することができる。
【００９９】
交換用電池スタックに交換された後、メインコントローラ１００は、組電池３０，３１の各ＳＯＣのうち、高いＳＯＣを有する組電池側のシステムメインリレーをオフに制御し、低いＳＯＣを有する組電池側のシステムメインリレーをオンにする（Ｓ３０９）。図７の例では、組電池３１のＳＯＣが組電池３０のＳＯＣよりも高いので、組電池３０および外部充電器を電気的に接続するためには、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１をオフに制御しつつ、システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ２およびシステムメインリレーＳＭＲ＿Ｇをオフからオンに切り替える。
【０１００】
メインコントローラ１００は、組電池３０に対して充電を行い（Ｓ３１０）、組電池３０のＳＯＣが組電池３１のＳＯＣに達するまで、外部充電器から電気エネルギーを充電させる充電制御を遂行する。
【０１０１】
メインコントローラ１００は、外部充電器からの充電によるＳＯＣの変動を監視し、組電池３０と３１の各ＳＯＣ値が等しくなるまで充電制御を行い（Ｓ３１１）、組電池３０と３１の各ＳＯＣ値が等しいと判別された場合に、充電制御を停止する（Ｓ３１２）。
【０１０２】
そして、メインコントローラ１００は、電池パック１の全システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２，Ｇ，Ｐをオンにする（Ｓ３１３）。
【０１０３】
ステップＳ３０３において、組電池３０，３１間にＳＯＣ差（電圧差）が無いと判別されると（Ｓ３０３のＮＯ）、メインコントローラ１００は、ステップＳ３０４に進み、交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値が等しいか否かを判別する（Ｓ３１４）。
【０１０４】
交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値が等しくない場合、外部充電器から交換用電池スタックに電気エネルギーを充電させる充電制御を遂行する（Ｓ３１５）。なお、この場合においても上述したように、交換用電池スタックのＳＯＣ値が交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値よりも高い場合、外部充電器から組電池３１に電気エネルギーを充電させる充電制御を遂行したり、交換用電池スタック及び補機をリレー制御により電気的に接続して、交換用電池スタックから電気エネルギーを補機に放電させる放電制御を遂行することもできる。
【０１０５】
メインコントローラ１００は、外部充電器からの充電によるＳＯＣの変動を監視し、交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値とが等しいと判別された場合（Ｓ３１６）、充電制御を停止する（Ｓ３１７）。
【０１０６】
メインコントローラ１００は、交換用電池スタックのＳＯＣ値と交換対象の電池スタックを含む組電池３１のＳＯＣ値とが等しい状態で、電池パック１の全システムメインリレーＳＭＲ＿Ｂ１，Ｂ２，Ｇ，Ｐをオフにし、交換用電池スタックと外部充電器との接続をオフにする（Ｓ３１８）。メインコントローラ１００は、電池スタックの交換作業を行う作業者に、交換準備が完了した旨の表示等を出力する制御等を行い、作業者は、交換対象である電池スタックと交換用電池スタックを交換する。そして、メインコントローラ１００は、ステップ３１３に進む。
【０１０７】
図７の例では、交換用電池スタックのＳＯＣを交換対象の電池スタックを含む組電池のＳＯＣに均等化してスタック交換を行った後に、電気的に並列に接続される組電池３０，３１間のＳＯＣ均等化制御を遂行するので、電池パック１の電気エネルギーによる走行に対して十分な電気エネルギーを蓄えた状態が電池スタック交換後に維持され、電池スタック交換後の外部充電器等による充電時間を短縮することができる。
【０１０８】
以上、本発明を実施例に則して説明したが、例えば、メインコントローラ１００によるＳＯＣ均等化制御は、作業者が操作する情報処理装置で行うことができ、メインコントローラ１００と個別のＳＯＣ均等化制御を遂行する制御装置として構成することも可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１：電池パック（電源装置）
１１〜１５：電池スタック
２０：ケース
２１：ロアーケース
２２：電流遮断器
２３：ヒューズ
３０，３１：組電池（電源ユニット）
４０：電池監視装置
１００：メインコントローラ（制御装置）
１０１：スタック交換制御部
１０１１：機器放電制御部
１０１２：外部充電制御部
１０１３：リレー制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源スタックを電気的に並列接続した電源装置において、その一部の交換対象の電源スタックを、交換用電源スタックと交換する電源スタック交換方法であって、
前記並列に接続された各電源スタックそれぞれの充電電気容量が所定値になるまで放電又は充電するステップと、
前記充電又は放電により各充電電気容量が前記所定値となった電源スタックのうち前記交換対象の電源スタックを前記交換用電源スタックと交換するステップと、
を含むことを特徴とする電源スタック交換方法。
【請求項２】
前記放電又は充電するステップは、
前記並列に接続された電源スタック全体を放電又は充電するステップと、
充電電気容量が前記所定値に達した一方の電源スタックの放電又は充電を中断し、前記所定値に達していない他方の電源スタックの充電電気容量が前記所定値に達するまで前記他方の電源スタックを放電又は充電するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の電源スタック交換方法。
【請求項３】
前記放電又は充電するステップは、
前記並列に接続された電源スタックのうち任意の電源スタックの充電電気容量が前記所定値となるまで放電又は充電するステップと、
前記任意の電源スタックの充電電気容量が前記所定値に達した後に、前記並列に接続された他方の電源スタックの充電電気容量が前記所定値となるまで放電又は放電するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の電源スタック交換方法。
【請求項４】
車両に搭載された電力消費機器に前記並列に接続された電源スタックの放電電流を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の電源スタック交換方法。
【請求項５】
外部充電器から供給される電力を前記電源スタックに充電することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電源スタック交換方法。
【請求項６】
並列に接続された電源スタック間の充電電気容量の差の有無を判別するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の電源スタック交換方法。
【請求項７】
前記所定値は、前記交換用電源スタックの充電電気容量であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の電源スタック交換方法。
【請求項８】
電源スタックを電気的に並列接続した電源装置において、その一部の交換対象の電源スタックを、交換用電源スタックと交換する電源スタック交換方法であって、
前記交換用電源スタックを、前記並列に接続された電源スタック間の一方の電源スタックの充電電気容量と同じになるまで放電又は充電するステップと、
前記並列に接続された電源スタック間の他方の電源スタックを、前記一方の電源スタックの充電電気容量と同じになるまで放電又は充電するステップと、
前記放電又は充電された交換用電源スタックを、前記並列に接続された電源スタックのうち前記交換対象の電源スタックと交換するステップと、
を含むことを特徴とする電源スタック交換方法。
【請求項９】
複数の電源スタックを電気的に接続した電源ユニットが電気的に並列接続された電源装置において、前記電源ユニットに含まれる一部の交換対象の電源スタックを、交換用電源スタックと交換する電源スタック交換方法であって、
前記電源ユニットの充電電気容量が所定値になるまで前記電源ユニットそれぞれを放電又は充電するステップと、
前記充電又は放電によって各充電電気容量が前記所定値となった電源ユニットに含まれる電源スタックのうち前記交換対象の電源スタックを前記交換用電源スタックと交換するステップと、
を含むことを特徴とする電源スタック交換方法。
【請求項１０】
電源スタックを電気的に並列接続した電源装置の一部の交換対象の電源スタックを交換用電源スタックと交換する際の、電源スタック間の充電電気容量の制御を遂行する制御装置であって、
並列に接続された電源スタック間の充電電気容量の差の有無を判別するスタック交換制御部と、
前記電源スタック間に充電電気容量の差が有る場合に、前記電源スタックの各充電電気容量が所定値になるまで所定の電力消費機器を通じた放電制御又は外部充電器からの充電制御を行う充放電制御部と、
を含むことを特徴とする制御装置。
【請求項１１】
電源スタックを電気的に並列接続した電源装置の一部の交換対象の電源スタックを交換用電源スタックと交換するメンテナンスモードを実行する前記電源装置に接続される制御装置の制御プログラムであって、前記制御装置に、
並列に接続された電源スタック間の充電電気容量の差の有無を判別する機能と、
前記電源スタック間に充電電気容量の差が有る場合に、前記電源スタックの各充電電気容量が所定値になるまで所定の電力消費機器を通じた放電制御又は外部充電器からの充電制御を行う機能と、
を実現させることを特徴とする制御プログラム。
【請求項１】
電源スタックを電気的に並列接続した電源装置において、その一部の交換対象の電源スタックを、交換用電源スタックと交換する電源スタック交換方法であって、
前記並列に接続された各電源スタックそれぞれの充電電気容量が所定値になるまで放電又は充電するステップと、
前記充電又は放電により各充電電気容量が前記所定値となった電源スタックのうち前記交換対象の電源スタックを前記交換用電源スタックと交換するステップと、
を含むことを特徴とする電源スタック交換方法。
【請求項２】
前記放電又は充電するステップは、
前記並列に接続された電源スタック全体を放電又は充電するステップと、
充電電気容量が前記所定値に達した一方の電源スタックの放電又は充電を中断し、前記所定値に達していない他方の電源スタックの充電電気容量が前記所定値に達するまで前記他方の電源スタックを放電又は充電するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の電源スタック交換方法。
【請求項３】
前記放電又は充電するステップは、
前記並列に接続された電源スタックのうち任意の電源スタックの充電電気容量が前記所定値となるまで放電又は充電するステップと、
前記任意の電源スタックの充電電気容量が前記所定値に達した後に、前記並列に接続された他方の電源スタックの充電電気容量が前記所定値となるまで放電又は放電するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の電源スタック交換方法。
【請求項４】
車両に搭載された電力消費機器に前記並列に接続された電源スタックの放電電流を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の電源スタック交換方法。
【請求項５】
外部充電器から供給される電力を前記電源スタックに充電することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電源スタック交換方法。
【請求項６】
並列に接続された電源スタック間の充電電気容量の差の有無を判別するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の電源スタック交換方法。
【請求項７】
前記所定値は、前記交換用電源スタックの充電電気容量であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の電源スタック交換方法。
【請求項８】
電源スタックを電気的に並列接続した電源装置において、その一部の交換対象の電源スタックを、交換用電源スタックと交換する電源スタック交換方法であって、
前記交換用電源スタックを、前記並列に接続された電源スタック間の一方の電源スタックの充電電気容量と同じになるまで放電又は充電するステップと、
前記並列に接続された電源スタック間の他方の電源スタックを、前記一方の電源スタックの充電電気容量と同じになるまで放電又は充電するステップと、
前記放電又は充電された交換用電源スタックを、前記並列に接続された電源スタックのうち前記交換対象の電源スタックと交換するステップと、
を含むことを特徴とする電源スタック交換方法。
【請求項９】
複数の電源スタックを電気的に接続した電源ユニットが電気的に並列接続された電源装置において、前記電源ユニットに含まれる一部の交換対象の電源スタックを、交換用電源スタックと交換する電源スタック交換方法であって、
前記電源ユニットの充電電気容量が所定値になるまで前記電源ユニットそれぞれを放電又は充電するステップと、
前記充電又は放電によって各充電電気容量が前記所定値となった電源ユニットに含まれる電源スタックのうち前記交換対象の電源スタックを前記交換用電源スタックと交換するステップと、
を含むことを特徴とする電源スタック交換方法。
【請求項１０】
電源スタックを電気的に並列接続した電源装置の一部の交換対象の電源スタックを交換用電源スタックと交換する際の、電源スタック間の充電電気容量の制御を遂行する制御装置であって、
並列に接続された電源スタック間の充電電気容量の差の有無を判別するスタック交換制御部と、
前記電源スタック間に充電電気容量の差が有る場合に、前記電源スタックの各充電電気容量が所定値になるまで所定の電力消費機器を通じた放電制御又は外部充電器からの充電制御を行う充放電制御部と、
を含むことを特徴とする制御装置。
【請求項１１】
電源スタックを電気的に並列接続した電源装置の一部の交換対象の電源スタックを交換用電源スタックと交換するメンテナンスモードを実行する前記電源装置に接続される制御装置の制御プログラムであって、前記制御装置に、
並列に接続された電源スタック間の充電電気容量の差の有無を判別する機能と、
前記電源スタック間に充電電気容量の差が有る場合に、前記電源スタックの各充電電気容量が所定値になるまで所定の電力消費機器を通じた放電制御又は外部充電器からの充電制御を行う機能と、
を実現させることを特徴とする制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１１３８５６（Ｐ２０１２−１１３８５６Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５９９４４（Ｐ２０１０−２５９９４４）
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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