JP2014045625A - 蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池の劣化を抑制しつつ効率的な充電を行う。
【解決手段】複数の蓄電池ブロック１１［１］〜１１［ｎ］が複数の電力変換回路１２［１］〜１２［ｎ］を介して互いに並列接続される。制御部３３は、電力変換回路１２［１］〜１２［ｎ］を制御することで、各蓄電池ブロックへの充電電流を制御する。各蓄電池ブロックの内部抵抗値のＳＯＣ依存性に基づく基準ＳＯＣが制御部３３に与えられる。基準ＳＯＣは、内部抵抗値が極大値をとるときのＳＯＣとして規定されている。制御部３３は、基準ＳＯＣと一致する又は基準ＳＯＣに近いＳＯＣを持つ蓄電池ブロックへの充電電流が他の蓄電池ブロックよりも抑制されるように、充電源１３の出力電力に基づく電流を蓄電池ブロック１１［１］〜１１［ｎ］に分配する。
【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電システムに関する。

図１１に、リチウムイオン電池等の蓄電池のＳＯＣ（State Of Charge）及び内部抵抗値間の関係例を示す。リチウムイオン電池等の蓄電池では、基本的に充電率であるＳＯＣが高くなるにつれて内部抵抗値が減少することが多いが、ＳＯＣが中程度の領域で蓄電池内の電流の伝達メカニズムが変化し、その変化の前後において蓄電池内のイオンが動きにくくなって内部抵抗値が局所的に大きくなることがある。この局所的な増大に対応する、蓄電池の内部抵抗値に極大値をとらせるＳＯＣをピークＳＯＣ（ピーク充電率）と呼ぶ。内部抵抗値が大きい状態で比較的大きな充電電流を流せば発熱等の影響により蓄電池の劣化が促進されるであろうとの考えの下、充電時において内部抵抗値を逐次測定し、内部抵抗値が高いときには充電電流を抑制する方法も提案されている（下記特許文献１参照）。

特開平９−８４２７７号公報

但し、低蓄電システム全体で見た内部抵抗値を基にして一律に充電電流を分配する方法では、個々の蓄電池ブロックの個体差や劣化度によって特性にばらつきが生じている場合、時間的に効率的な充電が期待できない。すなわち、蓄電システム全体の内部抵抗特性に応じて充電電流値を制御すると、ある蓄電池ブロックの内部抵抗値が充電電流を抑制する必要がない場合でも他の蓄電池ブロックの内部抵抗値の影響により抑制が必要と判断され、全体として充電電流を抑制する期間が増大し、結果として充電時間が増大してしまう恐れがあった。ＳＯＣとの関係を考慮し、真に必要なタイミング（例えば上記ピークＳＯＣに対応するタイミング）において充電電流を抑制することが、効率的な充電と劣化抑制の両立には肝要と考えられる。

そこで本発明は、蓄電システム全体の劣化抑制を図りつつ効率的な充電（蓄電）を可能とする蓄電システムを提供することを目的とする。

本発明に係る蓄電システムは、複数の蓄電池ブロックと、前記複数の蓄電池ブロックに対応して設けられた複数の電力変換回路と、各蓄電池ブロックの充電率を導出する充電率導出部と、各電力変換回路を制御することで各蓄電池ブロックへの充電電流を制御する制御部と、を備え、前記複数の蓄電池ブロックは、前記複数の電力変換回路を介して互いに並列接続され、各電力変換回路は、前記制御部の制御の下、充電源の出力電力に基づく電流を、対応する蓄電池ブロックに供給し、前記制御部は、各蓄電池ブロックの内部抵抗値の充電率依存性に応じたデータと、各蓄電池ブロックの充電率とに基づき、前記複数の電力変換回路の制御を介して、前記出力電力に基づく電流を前記複数の蓄電池ブロックに分配する。

本発明によれば、蓄電システム全体の劣化抑制を図りつつ効率的な充電（蓄電）を可能とする蓄電システムを提供することが可能である。

本発明の実施形態に係る蓄電池ブロック、電力変換回路及び充電源の接続関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る蓄電システムの全体構成図である。 本発明の実施形態に係り、蓄電池ブロック、電圧センサ、電流センサ及びＳＯＣ算出部の関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る１つのストリングの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係り、蓄電システムに設けておくことのできる１つのユニットの構成を示す図である。 蓄電池ブロックのＳＯＣ及び内部抵抗値間の関係例を示す図である。 蓄電システムに関与する抵抗特性測定部を示す図である。 測定用期間と充電期間の時間的関係を示す図である。 充電期間の構成を示す図である。 充電期間中に充電電流（Ｉ_CR［ｉ］）が蓄電池ブロックに供給される様子を示した図である。 従来技術に係り、蓄電池のＳＯＣ及び内部抵抗値間の関係例を示す図である。

以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、状態量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、状態量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。

図１に、本発明の実施形態に係る蓄電池ブロック１１、電力変換回路１２及び充電源１３の接続関係を示す。蓄電池ブロック１１は、１以上の蓄電池から成る。蓄電池ブロック１１を形成する蓄電池は任意の種類の蓄電池（二次電池）であり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池である。本明細書において、放電及び充電とは、特に記述無き限り、蓄電池ブロック１１（蓄電池ブロック内の蓄電池）の放電及び充電を指す。充電源１３は、蓄電池ブロック１１に充電電力を供給可能な任意の電力源であり、例えば、自然エネルギ（太陽光、水力、風力、地熱等）に基づく発電を行って発電電力を出力する電力源、又は、商用交流電源（若しくは商用交流電源に接続された電力系統）である。電力変換回路１２は、充電源１３の出力電力に対し電力変換（直流／直流変換又は交流／直流変換）を行って、得られた直流電力を充電電力として蓄電池ブロック１１に供給する。蓄電池ブロック１１は、電力変換回路１２を介して任意の負荷（不図示）に対し放電電力を供給することもできるが、以下では、特に記述無き限り、蓄電池ブロック１１の充電に関わる動作及び構成を説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る蓄電システム１の全体構成図である。蓄電システム１には、蓄電池ブロック１１と電力変換回路１２の組が、ｎ組、並列接続されている。ｎは２以上の整数である。ｎ個の蓄電池ブロック１１の構造を互いに異ならせることも可能であるが、ここでは、ｎ個の蓄電池ブロック１１は互いに同じ構造を有しているものとする。第ｉ組目の蓄電池ブロック１１及び電力変換回路１２を、夫々、特に記号１１［ｉ］及び１２［ｉ］によって表す。ｉは任意の整数である。そうすると、蓄電システム１は、蓄電池ブロック１１［１］〜１１［ｎ］及び電力変換回路１２［１］〜１２［ｎ］を備えていることになる。蓄電システム１は、更に符号３１〜３３によって参照される各部位を備えると共に、後述される任意の電圧センサ及び電流センサ（図３参照）を備える。充電源１３も蓄電システム１の構成要素に含まれると考えても良い。

蓄電池ブロック１１［ｉ］に対応する電力変換回路１２［ｉ］は蓄電池ブロック１１［ｉ］に直列接続されており、蓄電池ブロック１１及び電力変換回路１２の直列回路が、ｎ組、互いに並列接続されている。即ち、蓄電池ブロック１１［１］〜１１［ｎ］は、電力変換回路１２［１］〜１２［ｎ］を介して互いに並列接続されている。制御部３３は、電力変換回路１２［１］〜１２［ｎ］の夫々の動作を制御し、電力変換回路１２［１］〜１２［ｎ］は、夫々、制御部３３の制御の下、充電源１３の出力電力に基づく充電電流を蓄電池ブロック１１［１］〜１１［ｎ］に供給することができる。

ＳＯＣ算出部３１は、蓄電池ブロック１１［１］〜１１［ｎ］の夫々の充電率を算出する。蓄電池ブロック１１の充電率は蓄電池ブロック１１のＳＯＣ（State Of Charge）として表現される。蓄電池ブロック１１［ｉ］のＳＯＣを記号ＳＯＣ［ｉ］にて表す。周知の如く、ＳＯＣ［ｉ］は、蓄電池ブロック１１［ｉ］の満充電容量に対する蓄電池ブロック１１［ｉ］の残容量の比である。

蓄電池ブロック１１ごとに、蓄電池ブロック１１の出力電圧（換言すれば、蓄電池ブロック１１の端子電圧）を測定する電圧センサ及び蓄電池ブロック１１に流れる電流を測定する電流センサを設けておくことができる。図３に示す如く、蓄電池ブロック１１［ｉ］に対して設けられた電圧センサ及び電流センサを夫々記号１４［ｉ］及び１５［ｉ］にて参照する。蓄電池ブロック１１［ｉ］の出力電圧の値又は電圧センサ１４［ｉ］の測定値を記号Ｖ［ｉ］にて表し、蓄電池ブロック１１［ｉ］に流れる電流の値又は電流センサ１５［ｉ］の測定値を記号Ｉ［ｉ］にて表す。電圧センサ１４［ｉ］は、蓄電池ブロック１１［ｉ］の出力電圧（換言すれば、蓄電池ブロック１１［ｉ］の端子電圧）を測定することで電圧値Ｖ［ｉ］を表す信号を出力する。電流センサ１５［ｉ］は、蓄電池ブロック１１［ｉ］に流れる電流を測定することで電流値Ｉ［ｉ］を表す信号を出力する。

ＳＯＣ算出部（充電率導出部）３１は、蓄電池ブロック１１［１］〜１１［ｎ］のＳＯＣ、即ち、ＳＯＣ［１］〜ＳＯＣ［ｎ］を求める。ＳＯＣ算出部３１は、蓄電池ブロック１１［１］〜１１［ｎ］の夫々について、電圧センサ１４［ｉ］にて測定された電圧値Ｖ［ｉ］に基づき、又は、電圧センサ１４［ｉ］にて測定された電圧値Ｖ［ｉ］及び電流センサ１５［ｉ］にて測定された電流値Ｉ［ｉ］に基づき、公知の任意のＳＯＣ算出方法に従って各時刻のＳＯＣ［ｉ］を算出することができる。ＳＯＣ算出部３１は、算出した各時刻のＳＯＣ［１］〜ＳＯＣ［ｎ］を制御部３３に送る。

例えば、ＳＯＣ算出部３１は、蓄電池ブロック１１［ｉ］に電流が流れていない状態での電圧値Ｖ［ｉ］を、蓄電池ブロック１１［ｉ］の開放電圧値として電圧センサ１４［ｉ］から取得し、所定のテーブルデータ（蓄電池ブロック１１の開放電圧値と蓄電池ブロック１１のＳＯＣとの関係を示す既知データ）を用いて、開放電圧値として取得した電圧値Ｖ［ｉ］をＳＯＣ［ｉ］に変換する。或いは例えば、ＳＯＣ算出部３１は、蓄電池ブロック１１［ｉ］に電流が流れている状態において、電圧値Ｖ［ｉ］及び電流値Ｉ［ｉ］から蓄電池ブロック１１［ｉ］の開放電圧値を推定し、上記テーブルデータを用いて推定開放電圧値をＳＯＣに変換することでＳＯＣ［ｉ］を求めても良い。

或る時刻においてＳＯＣ［ｉ］が求められた後は、電流値Ｉ［ｉ］の積算を介して各時刻のＳＯＣ［ｉ］を求めることが可能である。即ち例えば、蓄電池ブロック１１［ｉ］の充電が行われる際、ＳＯＣ算出部３１は、電流センサ１５［ｉ］から電流値Ｉ［ｉ］を順次取得して、任意の積算対象期間中の電流値Ｉ［ｉ］を積算することにより当該積算対象期間中における蓄電池ブロック１１［ｉ］の充電電流の総量ΣＩを求め、その総量ΣＩと、当該積算対象期間の開始時点における蓄電池ブロック１１［ｉ］のＳＯＣと、蓄電池ブロック１１［ｉ］の満充電容量とから、当該積算対象期間の終了時点における蓄電池ブロック１１［ｉ］のＳＯＣを求めることができる。これにより、任意の時刻の蓄電池ブロック１１［ｉ］のＳＯＣを導出可能である。

１つの蓄電池ブロック１１は１つの蓄電池モジュールから形成されていても良いが、本実施形態では、図４に示す如く、１つの蓄電池ブロック１１が複数の蓄電池モジュール（蓄電池パック）２１から形成されているものとする。図４では、蓄電池ブロック１１［ｉ］が３つの蓄電池モジュール２１の直列回路から形成されているが、蓄電池ブロック１１［ｉ］を形成する蓄電池モジュール２１の個数は任意であり、また、蓄電池ブロック１１［ｉ］に内包される２以上の蓄電池モジュール２１が互いに並列接続されていても構わない。各々の蓄電池モジュール２１は、蓄電池の最小単位であるセルを複数個組み合わせて形成される。複数の蓄電池モジュール２１から成る蓄電池ブロック１１［ｉ］と電力変換回路１２［ｉ］は１つのストリングＳＴＲ［ｉ］を形成し、結果、蓄電システム１内には、計ｎ個のストリングＳＴＲ［１］〜ＳＴＲ［ｎ］が設けられることになる。

蓄電池ブロック１１［ｉ］のＳＯＣ［ｉ］は、蓄電池ブロック１１［ｉ］を形成する各蓄電池モジュール２１のＳＯＣの平均値であって良い。蓄電池モジュール２１のＳＯＣを算出するモジュールＳＯＣ算出部（不図示）が蓄電池モジュール２１ごとにＳＯＣ算出部３１に含まれていると考えても良く、この場合、蓄電システム１内に設けられる全蓄電池モジュール２１の個数分のモジュールＳＯＣ算出部を統合したものが、ＳＯＣ算出部３１に相当する。

図５に示す如く、例えば、蓄電池モジュール２１の出力電圧（換言すれば、蓄電池モジュール２１の端子電圧）を測定する電圧センサ２２及び蓄電池モジュール２１に流れる電流を測定する電流センサ２３を蓄電池モジュール２１ごとに設けておくことができ、モジュールＳＯＣ算出部２４は、電圧センサ２２及び電流センサ２３の測定結果に基づき、対応する蓄電池モジュール２１のＳＯＣを算出することができる（算出方法は、上述のＳＯＣ［ｉ］の算出方法と同様である）。蓄電池モジュール２１と、蓄電池モジュール２１に対する電圧センサ２２及び電流センサ２３と、モジュールＳＯＣ算出部２４を含むモジュール制御部２５を、１つの筐体内に収めたユニットを形成し、当該ユニットを複数個組み合わせることで蓄電池ブロック１１［ｉ］が形成されても良い。制御部３３が、各モジュールＳＯＣ算出部２４から各蓄電池モジュール２１のＳＯＣの情報を受け、その情報を制御部３３内で統合することにより制御部３３内でＳＯＣ［１］〜ＳＯＣ［ｎ］が求められても良い。

制御部３３は、電力変換回路１２ごとに、蓄電池ブロック１１に供給される充電電流の値を指定する電流指令値を作成する。電力変換回路１２［ｉ］に対して作成される電流指令値を記号Ｉ^*［ｉ］にて表す。電力変換回路１２［ｉ］は、電流指令値Ｉ^*［ｉ］に従った電流値を持つ充電電流が蓄電池ブロック１１［ｉ］に供給されるように、充電源１３の出力電力に対する電力変換を行う。この電力変換には、充電源１３の出力電力に基づく直流電力を蓄電池ブロック１１［ｉ］に対する充電用の直流電力に変換するための直流／直流変換が含まれ、電力変換回路１２［ｉ］は、直流／直流変換を行う直流／直流変換回路であって良い。電流指令値Ｉ^*［ｉ］に応じて直流／直流変換における昇圧比又は降圧比が制御される。

図６に、蓄電池ブロック１１の内部抵抗値と蓄電池ブロック１１のＳＯＣとの関係、即ち、蓄電池ブロック１１の内部抵抗値の充電率依存性（以下、Ｒ＿ＳＯＣ依存性という）を示す。

蓄電システム１の内部又は外部に設けられうる抵抗特性測定部４０（図７（ａ）参照）は、所定の測定用期間３１０において、Ｒ＿ＳＯＣ依存性を調べることができる。図８に示す如く、測定用期間３１０は後述の充電期間３２０の前にある。測定用期間３１０は、蓄電池ブロック１１［ｉ］又は蓄電池モジュール２１の設計、製造又は出荷時に設けられる期間であっても良い。この場合、図７（ｂ）に示す如く、抵抗特性測定部４０は、蓄電システム１の外部に設けられた実験用装置であっても良い（但し、抵抗特性測定部４０を蓄電システム１内に設けておくことも可能である）。測定用期間３１０は、蓄電池ブロック１１［ｉ］又は蓄電池モジュール２１の製造及び出荷後に設けられる期間であっても良い。この場合、抵抗特性測定部４０は蓄電システム１内に設けられる。

抵抗特性測定部４０は、蓄電システム１に内包される蓄電池ブロック１１を評価蓄電池として取り扱うことができる。評価蓄電池は、蓄電システム１に内包されない蓄電池ブロックであっても良い（即ち、図２の蓄電池ブロック１１［１］〜１１［ｎ］とは別に用意した、図示されない蓄電池ブロックが評価蓄電池であっても良い）。但し、評価蓄電池として機能する、蓄電システム１に内包されない蓄電池ブロック（以下、便宜上、外部蓄電池ブロックという）は、蓄電システム１に内包される蓄電池ブロック１１と同じ構造を有するものとする。今、説明の便宜上、評価蓄電池が蓄電池ブロック１１［ｉ］であるとし、評価蓄電池１１［ｉ］（即ち蓄電池ブロック１１［ｉ］）の内部抵抗値を記号Ｒ［ｉ］にて表す。

そうすると、測定用期間３１０において、抵抗特性測定部４０は、評価蓄電池１１［ｉ］のＳＯＣ［ｉ］を所定の評価ＳＯＣにした状態で電流値Ｉ［ｉ］を第１電流値（例えばゼロ）から第２電流値へ変動させ、この変動前後における評価蓄電池１１［ｉ］の出力電圧（端子電圧）の変動量ΔＶ［ｉ］を電圧センサ１４［ｉ］の出力信号から取得する第１工程と、その変動量ΔＶ［ｉ］を電流値Ｉ［ｉ］の変動量ΔＩ［ｉ］（即ち、第１及び第２電流値間の差）にて除することで、当該評価ＳＯＣに対応する内部抵抗値Ｒ［ｉ］を算出する第２工程と、を実行する（即ち、Ｒ［ｉ］＝ΔＶ［ｉ］／ΔＩ［ｉ］）。第１及び第２工程の組を１回分実行することで、１つの評価ＳＯＣに対応する内部抵抗値Ｒ［ｉ］が求まる。測定用期間３１０において、抵抗特性測定部４０は、評価ＳＯＣを順次変更しながら（例えば、ＳＯＣの１％刻みで変化させながら）第１及び第２工程を繰り返し実行することで、評価蓄電池１１［ｉ］に対するＲ＿ＳＯＣ依存性を得ることができる。

抵抗特性測定部４０は、得られたＲ＿ＳＯＣ依存性に基づき、所定値（例えば１０％）以上を有するＳＯＣの範囲の中から内部抵抗値Ｒ［ｉ］に極大値をとらせるＳＯＣ［ｉ］をピークＳＯＣとして抽出する。極大値の意義から明らかであるが、ＳＯＣ［ｉ］の増加に伴って内部抵抗値Ｒ［ｉ］が増加から減少に転じるときの内部抵抗値Ｒ［ｉ］は極大値である。

図２のデータ保持部３２は、上記のピークＳＯＣを所定の基準ＳＯＣ（基準充電率）として保持する。基準ＳＯＣは制御部３３に読み取られる。但し、データ保持部３２は、Ｒ＿ＳＯＣ依存性の全体を示すデータを保持していても良い。Ｒ＿ＳＯＣ依存性の全体を示すデータには基準ＳＯＣの情報が含まれているため、制御部３３は、当該データから基準ＳＯＣを認識することができる。

抵抗特性測定部４０は、蓄電池ブロック１１［１］〜１１［ｎ］の内の２以上の蓄電池ブロック１１を２以上の評価蓄電池として捉えて、又は、２以上の外部蓄電池ブロックを２以上の評価蓄電池として捉えて、評価蓄電池ごとにピークＳＯＣを特定し、特定された２以上のピークＳＯＣを統計処理することで基準ＳＯＣを決定しても良い（例えば、特定された２以上のピークＳＯＣの平均値が基準ＳＯＣであっても良い）。何れにせよ、１以上の評価蓄電池についてのＲ＿ＳＯＣ依存性に基づき基準ＳＯＣの値が設定され、その値をデータ保持部３２に保持させておくことができる。

基準ＳＯＣは個々の蓄電池ブロック１１の真のピークＳＯＣと若干相違するかもしれないが、蓄電システム１において、基準ＳＯＣは、各蓄電池ブロック１１の内部抵抗値が極大値を持つＳＯＣとして規定されており（換言すれば、各蓄電池ブロック１１においてＳＯＣの増加に伴って内部抵抗値が増加から減少に転じるときのＳＯＣとして規定されており）、制御部３３は、各蓄電池ブロック１１の真のピークＳＯＣが基準ＳＯＣと一致しているとみなす。蓄電池ブロック１１［１］〜１１［ｎ］が互いに同じ構造を有している場合、各蓄電池ブロック１１の真のピークＳＯＣと基準ＳＯＣとの差が少ないことが期待される。

リチウムイオン電池等の蓄電池では、基本的にＳＯＣが高くなるにつれて内部抵抗値が減少することが多いが、ＳＯＣが中程度の領域で蓄電池内の電流の伝達メカニズムが変化し、その変化の前後において蓄電池内のイオンが動きにくくなって内部抵抗値が局所的に大きくなることがある。その局所的な内部抵抗値の増大が上記極大値を形成し、ピークＳＯＣを生じさせる。

内部抵抗値が大きい状態で比較的大きな充電電流を流せば発熱等の影響により蓄電池の劣化が促進する。故に、内部抵抗値が大きいときには充電電流を抑制した方が好ましく、劣化を抑制するためには、ピークＳＯＣに近い部分において充電電流を抑制することが肝要である。他方、例えば、充電源１３が太陽電池モジュールであって該太陽電池モジュールの発電電力が蓄電池ブロック１１の充電に回される場合、或る蓄電池ブロック１１のＳＯＣがピークＳＯＣ（基準ＳＯＣ）に近いからといって、太陽電池モジュールの発電電力を充電に利用せずに捨ててしまっては、エネルギ資源の無駄になる。これらを考慮し、制御部３３は、基準ＳＯＣと一致する又は基準ＳＯＣに近いＳＯＣを持つ蓄電池ブロック１１への充電電流が抑制され、他の蓄電池ブロック１１に多くの充電電流が供給されるように、充電源１３の出力電力に基づく直流電流を各蓄電池ブロック１１に分配する。

分配方法の具体例を幾つか説明する。以下の第１及び第２分配例における充電動作は、充電期間３２０中の任意の期間３２１において行われる（図８及び図９参照）。各分配例における充電は定電流充電であって良い。充電が定電流充電であるとき、各蓄電池ブロック１１に対する充電電流の値は、充電の電流レートを表している。各分配例において、制御部３３は、充電源１３の出力電力から生成可能な最大の総充電電流が蓄電池ブロック１１［１］〜１１［ｎ］にて分配されるように（即ち、充電源１３の出力電力が全て蓄電池ブロック１１［１］〜１１［ｎ］の充電に用いられるように）、総充電電流の各蓄電池ブロック１１に対する分配比を決定すれば良い。以下では、期間３２１において蓄電池ブロック１１［ｉ］に供給される充電電流の値を（充電の電流レートの値）を記号Ｉ_CR［ｉ］にて表す（図１０参照）。上記総充電電流は充電電流Ｉ_CR［１］〜Ｉ_CR［ｎ］の総和に相当する。

＜＜第１分配例＞＞
第１分配例を説明する。第１分配例では、期間３２１において、ＳＯＣ［１］がＳＯＣ［２］よりも基準ＳＯＣ（例えば５０％）に近いことを想定する。この場合、制御部３３は、ＳＯＣ［１］及びＳＯＣ［２］並びに基準ＳＯＣに基づき、期間３２１において、充電電流Ｉ_CR［１］（即ち、蓄電池ブロック１１［１］への供給充電電流）が充電電流Ｉ_CR［２］（蓄電池ブロック１１［２］への供給充電電流）よりも小さくなるように、電力変換回路１２［１］及び１２［２］を制御する（従って、Ｉ^*［１］＜Ｉ^*［２］）。つまり、蓄電池ブロック１１［１］よりも蓄電池ブロック１１［２］に多くの充電電流を分配する。

第１分配例において、充電電流Ｉ_CR［１］が充電電流Ｉ_CR［２］よりも小さくされる制御は、ＳＯＣ［１］と基準ＳＯＣとの差が所定の閾値ＴＨ以下であって、且つ、ＳＯＣ［２］と基準ＳＯＣとの差が閾値ＴＨより大きい場合に限って実行されても良い。

＜＜第２分配例＞＞
第２分配例を説明する。第２分配例では、ｎが３以上であって、且つ、期間３２１において、ＳＯＣ［１］がＳＯＣ［２］及びＳＯＣ［３］よりも基準ＳＯＣに近いことを想定する。この場合、制御部３３は、ＳＯＣ［１］〜ＳＯＣ［３］並びに基準ＳＯＣに基づき、充電電流Ｉ_CR［１］が充電電流Ｉ_CR［２］及びＩ_CR［３］の夫々よりも小さくなるように、電力変換回路１２［１］〜１２［３］を制御する（従って、Ｉ^*［１］はＩ^*［２］及びＩ^*［３］の夫々より小さい）。つまり、蓄電池ブロック１１［１］よりも蓄電池ブロック１１［２］及び１１［３］に多くの充電電流を分配する。

第２分配例において、充電電流Ｉ_CR［１］が充電電流Ｉ_CR［２］及びＩ_CR［３］の夫々よりも小さくされる制御は、ＳＯＣ［１］と基準ＳＯＣとの差が閾値ＴＨ以下であって、且つ、ＳＯＣ［２］及びＳＯＣ［３］と基準ＳＯＣとの差が共に閾値ＴＨより大きい場合に限って実行されても良い。この際、制御部３３は、蓄電池ブロック１１［２］及び１１［３］に供給可能な充電電流の総量を、均等に蓄電池ブロック１１［２］及び１１［３］に分配しても良いし、ＳＯＣ［２］及びＳＯＣ［３］に応じて蓄電池ブロック１１［２］及び１１［３］に分配しても良い。

即ち例えば、制御部３３は、ＳＯＣ［１］と基準ＳＯＣとの差が閾値ＴＨ以下であって、且つ、ＳＯＣ［２］及びＳＯＣ［３］と基準ＳＯＣとの差が共に閾値ＴＨより大きいとき、以下の分配制御ＣＮＴ_A又はＣＮＴ_Bを行うことができる。

分配制御ＣＮＴ_Aにおいて、制御部３３は、ＳＯＣ［２］及びＳＯＣ［３］に関わらず、充電電流Ｉ_CR［２］及びＩ_CR［３］が互いに等しくなるように電力変換回路１２［２］及び１２［３］を制御する（即ち、Ｉ^*［２］及びＩ^*［３］を互いに同じにする）。

分配制御ＣＮＴ_Bにおいて、制御部３３は、ＳＯＣ［２］及びＳＯＣ［３］と基準ＳＯＣに応じて、充電電流Ｉ_CR［２］及びＩ_CR［３］を制御する。これを実現すべく、制御部３３は、まず、ＳＯＣ［２］と基準ＳＯＣとの差ＤＩＦ［２］及びＳＯＣ［３］と基準ＳＯＣとの差ＤＩＦ［３］を求める。

そして例えば、分配制御ＣＮＴ_Bにおいて、差ＤＩＦ［２］の絶対値｜ＤＩＦ［２］｜と差ＤＩＦ［３］の絶対値｜ＤＩＦ［３］｜の内、大きい方の絶対値に対応する蓄電池ブロック１１の充電電流が、小さい方の絶対値に対応する蓄電池ブロック１１の充電電流よりも大きくなるように、制御部３３は、電力変換回路１２［２］及び１２［３］を制御することができる（従って例えば、｜ＤＩＦ［２］｜＞｜ＤＩＦ［３］｜なら、Ｉ_CR［２］＞Ｉ_CR［３］）。この際、制御部３３は、絶対値｜ＤＩＦ［２］｜及び｜ＤＩＦ［３］｜間の差が増大するにつれて、充電電流Ｉ_CR［２］及びＩ_CR［３］間の差を増大させても良い。絶対値｜ＤＩＦ［２］｜と絶対値｜ＤＩＦ［３］｜が等しいなら、制御部３３は充電電流Ｉ_CR［２］と充電電流Ｉ_CR［３］を等しくすればよい。

或いは例えば、分配制御ＣＮＴ_Bにおいて、制御部３３は、基準ＳＯＣから見て、より高いＳＯＣを持つ蓄電池ブロック１１に対し、より多くの充電電流を分配しても良い。即ち例えば、分配制御ＣＮＴ_Bにおいて、ＳＯＣ［２］及びＳＯＣ［３］がともに基準ＳＯＣよりも高く、且つ、ＳＯＣ［２］の方がＳＯＣ［３］よりも高い場合、“Ｉ_CR［２］＞Ｉ_CR［３］”となるように電力変換回路１２［２］及び１２［３］を制御してもよい。

或いは例えば、分配制御ＣＮＴ_Bにおいて、制御部３３は、基準ＳＯＣから見て、より低いＳＯＣを持つ蓄電池ブロック１１に対し、より多くの充電電流を分配しても良い。即ち例えば、分配制御ＣＮＴ_Bにおいて、ＳＯＣ［２］及びＳＯＣ［３］がともに基準ＳＯＣよりも低く、且つ、ＳＯＣ［３］の方がＳＯＣ［２］よりも低い場合、“Ｉ_CR［２］＜Ｉ_CR［３］”となるように電力変換回路１２［２］及び１２［３］を制御してもよい。

＜＜第１及び第２分配例の共通事項＞＞

尚、第１又は第２分配例において、充電電流Ｉ_CR［１］は、通常、ゼロ以外の値を持つが、制御部３３は、ＳＯＣ［１］に応じて、充電電流Ｉ_CR［１］をゼロにすることも可能である。第１又は第２分配例において、制御部３３は、ＳＯＣ［１］及び基準ＳＯＣ間の差が小さくなればなるほど、充電電流Ｉ_CR［１］を低減させることができる。

今、基準ＳＯＣとの差が比較的近いために充電電流が抑制される蓄電池ブロック１１を抑制対象ブロックと呼び、抑制対象ブロック以外の蓄電池ブロック１１を非抑制対象ブロックと呼ぶ。制御部３３は、例えば、ＳＯＣ［ｉ］と基準ＳＯＣとの差が閾値ＴＨ以下である場合に蓄電池ブロック１１［ｉ］を抑制対象ブロックに分類し、ＳＯＣ［ｉ］と基準ＳＯＣとの差が閾値ＴＨより大きい場合に蓄電池ブロック１１［ｉ］を非抑制対象ブロックに分類することができる。

第１及び第２分配例では、蓄電池ブロック１１［１］が抑制対象ブロックの例として挙げられているが、２以上の蓄電池ブロック１１が抑制対象ブロックに分類されうる。第１分配例では、蓄電池ブロック１１［２］が非抑制対象ブロックの例として挙げられているが、２以上の蓄電池ブロック１１が非抑制対象ブロックに分類されうる。第２分配例では、蓄電池ブロック１１［２］及び１１［３］が非抑制対象ブロックの例として挙げられているが、３以上の蓄電池ブロック１１が非抑制対象ブロックに分類されうる。

蓄電池ブロック１１［１］〜１１［ｎ］に１以上の抑制対象ブロック及び１以上の非抑制対象ブロックが存在する場合、制御部３３は、１以上の抑制対象ブロック及び１以上の非抑制対象ブロックに対して第１分配例に従う制御を行うことができる。蓄電池ブロック１１［１］〜１１［ｎ］に１以上の抑制対象ブロック及び２以上の非抑制対象ブロックが存在する場合、制御部３３は、１以上の抑制対象ブロック及び２以上の非抑制対象ブロックに対して第２分配例に従う制御を行うことができる。

複数の充電電流間の大小関係について上述したが、制御部３３は、充電源１３の出力電力、ＳＯＣ［１］〜ＳＯＣ［ｎ］及び基準ＳＯＣに基づき、充電電流Ｉ_CR［１］〜Ｉ_CR［ｎ］の具体的数値を決定すれば良い。

本実施形態では、上述の如く、制御部３３が、Ｒ＿ＳＯＣ依存性とＳＯＣ［１］〜ＳＯＣ［ｎ］に基づき、電力変換回路１２［１］〜１２［ｎ］の制御を介して、充電源１３の出力電力に基づく直流電流を各蓄電池ブロック１１に分配する。Ｒ＿ＳＯＣ依存性を参照すれば、蓄電池ブロック１１がどのようなＳＯＣをとっているときに充電電流を高めれば蓄電池ブロック１１の劣化が進行しやすいのか、蓄電池ブロック１１がどのようなＳＯＣをとっているときに充電電流を高めても蓄電池ブロック１１の劣化が進行しにくいのかが分かるため、蓄電池の劣化抑制に効果的な電流分配が可能となる。Ｒ＿ＳＯＣ依存性とＳＯＣ［１］〜ＳＯＣ［ｎ］に基づき、基準ＳＯＣに近いＳＯＣを持った蓄電池ブロック１１の充電電流を抑制し、基準ＳＯＣから離れたＳＯＣを持った蓄電池ブロック１１により多くの充電電流を分配すれば、蓄電池ブロック１１［１］〜１１［ｎ］全体の劣化を抑制することが可能である（蓄電システム１全体の寿命を延ばすことができる）。また、Ｒ＿ＳＯＣ依存性及びＳＯＣ［１］〜ＳＯＣ［ｎ］に応じて、充電源１３の出力電力を捨てるのではなく、分配比を調整しながら充電源１３の出力電力を蓄電池ブロック１１の蓄電に回すため、無駄の無い蓄電（効率的な充電）が可能となる（充電源１３が太陽電池モジュール等である場合には発電電力が無駄にならない）。

＜＜変形等＞＞
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。上述の実施形態に適用可能な注釈事項として、以下に、注釈１及び注釈２を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。

［注釈１］
上述の実施形態では、ピークＳＯＣと一致する又はピークＳＯＣに近いＳＯＣを持った蓄電池への充電電流を抑制する制御を、蓄電池ブロック１１を単位として適用しているが、同様の制御を個々の蓄電池ブロック１１に適用し、各蓄電池ブロック１１内において、セル単位又は組電池単位で同様の制御を行うようにしても良い。

［注釈２］
ＳＯＣ算出部３１及び制御部３３を含む充電制御装置を、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって構成することができる。充電制御装置にて実現される機能の全部又は一部である任意の特定の機能をプログラムとして記述して、該プログラムを充電制御装置に搭載可能なフラッシュメモリに保存しておき、該プログラムをプログラム実行装置（例えば、充電制御装置に搭載可能なマイクロコンピュータ）上で実行することによって、その特定の機能を実現するようにしてもよい。上記プログラムは任意の記録媒体（不図示）に記憶及び固定されうる。上記プログラムを記憶及び固定する記録媒体（不図示）は充電制御装置と異なる機器（サーバ機器等）に搭載又は接続されても良い。

１ 蓄電システム
１１［ｉ］ 蓄電池ブロック
１２［ｉ］ 電力変換回路
１３ 充電源
１４［ｉ］ 電圧センサ
１５［ｉ］ 電流センサ
３１ ＳＯＣ算出部
３２ データ保持部
３３ 制御部

Claims (6)

1. 複数の蓄電池ブロックと、
   前記複数の蓄電池ブロックに対応して設けられた複数の電力変換回路と、
   各蓄電池ブロックの充電率を導出する充電率導出部と、
   各電力変換回路を制御することで各蓄電池ブロックへの充電電流を制御する制御部と、を備え、
   前記複数の蓄電池ブロックは、前記複数の電力変換回路を介して互いに並列接続され、
   各電力変換回路は、前記制御部の制御の下、充電源の出力電力に基づく電流を、対応する蓄電池ブロックに供給し、
   前記制御部は、各蓄電池ブロックの内部抵抗値の充電率依存性に応じたデータと、各蓄電池ブロックの充電率とに基づき、前記複数の電力変換回路の制御を介して、前記出力電力に基づく電流を前記複数の蓄電池ブロックに分配する
   蓄電システム。
2. 前記データは、各蓄電池ブロックの内部抵抗値の充電率依存性に基づく所定の基準充電率を含む
   請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記基準充電率は、各蓄電池ブロックにおいて充電率の増加に伴って内部抵抗値が増加から減少に転じるときの充電率として規定される
   請求項２に記載の蓄電システム。
4. 前記複数の蓄電池ブロックは、第１及び第２蓄電池ブロックを含み、
   前記第１蓄電池ブロックの充電率の方が前記第２蓄電池ブロックの充電率よりも前記基準充電率に近い場合、前記制御部は、前記第１蓄電池ブロックに供給される充電電流を前記第２蓄電池ブロックに供給される充電電流よりも小さくする
   請求項２又は請求項３に記載の蓄電システム。
5. 前記第１蓄電池ブロックの充電率と前記基準充電率の差が所定の閾値以下であって、且つ、前記第２蓄電池ブロックの充電率と前記基準充電率の差が前記閾値よりも大きい場合に、前記制御部は、前記第１蓄電池ブロックに供給される充電電流を前記第２蓄電池ブロックに供給される充電電流よりも小さくする
   請求項４に記載の蓄電システム。
6. 前記複数の蓄電池ブロックは、更に第３蓄電池ブロックを含み、
   前記第１蓄電池ブロックの充電率と前記基準充電率の差が所定の閾値以下であって、且つ、前記第２蓄電池ブロックの充電率と前記基準充電率の差及び前記第３蓄電池ブロックの充電率と前記基準充電率の差が前記閾値よりも大きい場合、
   前記制御部は、前記第１蓄電池ブロックに供給される充電電流を前記第２及び第３蓄電池ブロックに供給される充電電流の夫々よりも小さくし、この際、前記第２及び第３蓄電池ブロックに供給される充電電流を等しくする、又は、前記第２及び第３蓄電池ブロックに供給される充電電流を前記第２及び第３蓄電池ブロックの充電率と前記基準充電率に応じて制御する
   請求項４又は請求項５に記載の蓄電システム。

Images