JP2017163822A - 蓄電システム、および、蓄電システムの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】適切に複数の蓄電池ユニットを制御できる蓄電システム、及び、蓄電システムの制御方法を提供する。
【解決手段】蓄電システム100は、蓄電池ユニット121、122、123を直列に接続する第1回路110と、第2回路131、132、133と、第2回路に流れる電流量を調整する調整器141、142、143と、調整器を制御して、第1の蓄電池ユニットを第1の蓄電池ユニットよりも劣化度が大きくなると予測される第2の蓄電池ユニットよりも高電圧にし、充電を停止させる第1の制御、及び、調整器を制御して、第1の蓄電池ユニットを第2の蓄電池ユニットよりも低電圧にし、放電を停止させる第2の制御の少なくとも一方を実行する制御器150とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】蓄電システム100は、蓄電池ユニット121、122、123を直列に接続する第1回路110と、第2回路131、132、133と、第2回路に流れる電流量を調整する調整器141、142、143と、調整器を制御して、第1の蓄電池ユニットを第1の蓄電池ユニットよりも劣化度が大きくなると予測される第2の蓄電池ユニットよりも高電圧にし、充電を停止させる第1の制御、及び、調整器を制御して、第1の蓄電池ユニットを第2の蓄電池ユニットよりも低電圧にし、放電を停止させる第2の制御の少なくとも一方を実行する制御器150とを備える。
【選択図】図1
Description
本開示は、複数の蓄電池ユニットを制御する蓄電システム等に関する。
複数の蓄電池ユニットを制御する蓄電システムに関連する技術として、特許文献1に記載の技術がある。特許文献1に記載の制御装置では、セルバランシングまたはモジュールバランシングが行われる。
しかしながら、セルバランシングまたはモジュールバランシングが、複数の蓄電池ユニットの制御において適切でないときがある。
上記事情を鑑み、例示的な実施の形態は、適切に複数の蓄電池ユニットを制御することができる蓄電システム等を提供する。
本開示の一態様に係る蓄電システムは、複数の蓄電池ユニットを直列に接続する第1回路と、前記複数の蓄電池ユニットの夫々について、当該蓄電池ユニットに対して並列に接続された第2回路と、前記第2回路に流れる電流量を調整する調整器と、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの充電に際して、前記調整器を制御して、前記第2回路を流れる電流量を調整し、前記複数の蓄電池ユニットのうちの第1の蓄電池ユニットを前記複数の蓄電池ユニットのうち前記第1の蓄電池ユニットよりも劣化度が大きくなると予測される第2の蓄電池ユニットよりも高電圧にし、充電を停止させる第1の制御、及び前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの放電に際して、前記調整器を制御して、前記第2回路を流れる電流量を調整し、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも低電圧にし、放電を停止させる第2の制御の少なくとも一方を実行する制御器とを備える。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
本開示の一態様に係る蓄電システム等によって、適切に複数の蓄電池ユニットが制御される。
(本開示の基礎となった知見)
本発明者は、複数の蓄電池ユニットを制御する蓄電システムに関して、課題を見出した。以下、具体的に説明する。
本発明者は、複数の蓄電池ユニットを制御する蓄電システムに関して、課題を見出した。以下、具体的に説明する。
近年、直列に接続された複数の蓄電池ユニットの残容量を均一化しながら充電及び放電を実行することで、複数の蓄電池ユニットに対する負担を平均化する技術が提案されている。このような技術は、セルバランシングまたはモジュールバランシングとも呼ばれる。このような技術によって、充電および放電において、直列に接続された複数の蓄電池ユニットの容量が有効に利用される。また、負担の平均的な分散によって、複数の蓄電池ユニットにおける劣化の局所的な進行を抑制することが期待される。
しかしながら、負担の平均的な分散が、劣化の局所的な進行を抑制するとは限らない。例えば、複数の蓄電池ユニットの接続形態、または、複数の蓄電池ユニットの配置等によって、複数の蓄電池ユニットにおいて、劣化が進行しやすい蓄電池ユニットが存在するときがある。そして、このとき、複数の蓄電池ユニットに対して均等に充電または放電を行っても、複数の蓄電池ユニットにおいて、劣化が局所的に進行する可能性がある。
したがって、セルバランシングまたはモジュールバランシング等の技術であっても、複数の蓄電池ユニットに対して長寿命化の効果が得られない可能性がある。また、蓄電池システムの使用初期において蓄電池ユニット間で劣化度に差が生じていなくても、蓄電システムの使用が進むにつれ、将来、蓄電池ユニット間で劣化度に差が生じる可能性がある。
そこで、本開示の第1態様の蓄電システムは、複数の蓄電池ユニットを直列に接続する第1回路と、前記複数の蓄電池ユニットの夫々について、当該蓄電池ユニットに対して並列に接続された第2回路と、前記第2回路に流れる電流量を調整する調整器と、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの充電に際して、前記調整器を制御して、前記第2回路を流れる電流量を調整し、前記複数の蓄電池ユニットのうちの第1の蓄電池ユニットを前記複数の蓄電池ユニットのうち前記第1の蓄電池ユニットよりも劣化度が大きくなると予測される第2の蓄電池ユニットよりも高電圧にし、充電を停止させる第1の制御、及び前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの放電に際して、前記調整器を制御して、前記第2回路を流れる電流量を調整し、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも低電圧にし、放電を停止させる第2の制御の少なくとも一方を実行する制御器とを備える。
これにより、劣化度が他の蓄電池ユニットよりも大きくなると予測される蓄電池ユニットの劣化の進行が抑制され、他の蓄電池ユニットとの間で劣化度に差が生じにくくなる。したがって、蓄電システムは、複数の蓄電池ユニットにおいて局所的な劣化の進行を抑制することができ、複数の蓄電池ユニットを全体として長寿命化することができる。すなわち、蓄電システムは、適切に複数の蓄電池ユニットを制御することができる。なお、ここで、蓄電池ユニットは、素電池、複数の素電池を備える電池ブロック、および、複数の電池ブロックを備える電池モジュールのいずれでもよい。
また、本開示の第2態様の蓄電システムは、第1態様の蓄電システムにおいて、例えば、前記第2回路は、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの充電に際して、前記第2回路が並列に接続された前記蓄電池ユニットをバイパスする電流が流れる回路であり、前記制御器は、前記第1の制御において、前記調整器を制御して、前記第1の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流を前記第2の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流よりも小さくして、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも高電圧にし、充電を停止させてもよい。
これにより、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニットに対する充電が抑制され、その蓄電池ユニットの劣化の進行が抑制される。したがって、局所的な劣化の進行が抑制される。
また、本開示の第3態様の蓄電池システムは、第1態様に係る蓄電システムは、例えば、前記第2回路は、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの充電に際して、前記第2回路が並列に接続された前記蓄電池ユニットの放電電流が流れる回路であり、前記制御器は、前記第1の制御において、前記調整器を制御して、前記第1の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流を前記第2の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流よりも小さくして、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも高電圧にし、充電を停止させてもよい。
これにより、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニットは、満充電にならないように制御され、その蓄電池ユニットの劣化の進行が抑制される。したがって、局所的な劣化の進行が抑制される。
また、本開示の第4態様の蓄電システムは、第3態様の蓄電システムにおいて、例えば、前記制御器は、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの充電の開始前及び充電の中断時の少なくとも一方において、前記調整器を制御して、前記第1の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流を前記第2の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流よりも小さくして、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも高電圧にしてもよい。
これにより、適切なタイミングで放電が実行され、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニットが、満充電にならないように制御される。
また、本開示の第5態様の蓄電システムは、第1態様の蓄電システムにおいて、例えば、前記第2回路は、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの放電に際して、前記第2回路が並列に接続された前記蓄電池ユニットをバイパスする電流が流れる回路であり、前記制御器は、前記第2の制御において、前記調整器を制御して、前記第1の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流を前記第2の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流よりも小さくして、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも低電圧にし、放電を停止させてもよい。
これにより、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニットに対する放電が抑制され、その蓄電池ユニットの劣化の進行は抑制される。したがって、局所的な劣化の進行が抑制される。
また、本開示の第6態様の蓄電システムは、第1態様の蓄電システムにおいて、例えば、前記第2回路は、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの放電に際して、前記第2回路が並列に接続された前記蓄電池ユニットの放電電流が流れる回路であり、前記制御器は、前記第2の制御において、前記調整器を制御して、前記第1の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流を前記第2の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流よりも大きくして、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも低電圧にし、放電を停止させてもよい。
これにより、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニットが、先に空にならないように制御され、その蓄電池ユニットの劣化の進行が抑制される。したがって、局所的な劣化の進行が抑制される。
また、本開示の第7態様の蓄電システムは、第6態様の蓄電システムにおいて、例えば、前記制御器は、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの放電の開始前及び放電の中断時の少なくとも一方において、前記調整器を制御して、前記第1の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流を前記第2の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流よりも大きくして、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも高電圧にしてもよい。
これにより、適切なタイミングで放電が実行され、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニットが、空にならないように制御される。
また、本開示の第8態様の蓄電システムは、第1態様−第4態様のいずれか一つの蓄電システムにおいて、例えば、前記制御器は、前記第1の制御において、前記第1の蓄電池ユニットの電圧を充電終止電圧にし、前記第2の蓄電池ユニットの電圧を充電終止電圧よりも低い電圧にして、充電を停止させてもよい。
これにより、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニットが満充電になる前に、充電が停止する。よって、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニットの劣化の進行が抑制される。
また、本開示の第9態様の蓄電システムは、第1態様及び第5態様−第7態様のいずれか一つの蓄電システムにおいて、例えば、前記制御器は、前記第2の制御において、前記第1の蓄電池ユニットの電圧を放電終止電圧にし、前記第2の蓄電池ユニットの電圧を放電終止電圧よりも高い電圧にして、放電を停止させてもよい。
これにより、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニットが空になる前に、放電が停止する。よって、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニットの劣化の進行が抑制される。
また、本開示の第10態様の蓄電システムは、第1態様−第4態様及び第8態様のいずれか一つの蓄電システムにおいて、例えば、前記制御器は、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの充電に際して、前記第1の制御を実行せず、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの充電を実行し、その後、前記第1の制御を実行してもよい。
これにより、充電において不必要な調整が抑制される。したがって、充電においてエネルギーのロスが抑制される。
また、本開示の第11態様の蓄電システムは、第1態様、第5態様−第7態様及び第9態様のいずれか一つの蓄電システムにおいて、例えば、前記制御器は、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの放電に際して、前記第2の制御を実行せず、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの放電を実行し、その後、前記第2の制御を実行してもよい。
これにより、放電において不必要な調整が抑制される。したがって、放電においてエネルギーのロスが抑制される。
また、本開示の第12態様の蓄電システムは、第1態様−第11態様のいずれか一つの蓄電システムにおいて、例えば、前記第1の蓄電池ユニットは、前記複数の蓄電池ユニットのうち最も劣化度が小さくなると予測される蓄電池ユニットであってもよい。
これにより、最も劣化度が小さくなると予測される蓄電池ユニット以外の蓄電池ユニットの劣化の進行が抑制される。つまり、劣化度が比較的大きくなると予測される蓄電池ユニットの劣化の進行が抑制される。したがって、局所的な劣化の進行が抑制される。なお、ここで、蓄電池ユニットは、素電池、および、複数の素電池を備える電池ブロックのいずれでもよい。
また、本開示の第13態様の蓄電システムは、第1態様−第12態様のいずれか一つの蓄電システムにおいて、例えば、前記第2の蓄電池ユニットは、前記複数の蓄電池ユニットのうち最も劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニットであってもよい。
これにより、最も劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニットの劣化の進行が抑制される。したがって、局所的な劣化の進行が抑制される。なお、ここで、蓄電池ユニットは、素電池、および、複数の素電池を備える電池ブロックのいずれでもよい。
また、本開示の第14態様の蓄電システムは、第1態様−第11態様のいずれか一つの蓄電システムにおいて、例えば、前記複数の蓄電池ユニットの夫々は、複数の蓄電池を含み、前記第1の蓄電池ユニットは、前記複数の蓄電池ユニットの夫々において最も劣化度が大きくなると予測される蓄電池からなる群の中で、最も劣化度が小さくなると予測される蓄電池を含む蓄電池ユニットであってもよい。
これにより、各蓄電池ユニットにおいて最も劣化度の高い蓄電池群のうち劣化度が最も小さくなると予測される蓄電池を含む蓄電池ユニットとは異なる蓄電池ユニットの劣化の進行が抑制される。つまり、各蓄電池ユニットにおいて最も劣化度の高い蓄電池群のうち劣化度が比較的大きくなると予測される蓄電池を含む蓄電池ユニットの劣化の進行が抑制される。したがって、局所的な劣化の進行が抑制される。なお、ここで、蓄電池は、素電池、および、複数の素電池を備える電池ブロックのいずれでもよい。
また、本開示の第15態様の蓄電システムは、第1態様−第11態様及び第14態様のいずれか一つの蓄電システムにおいて、例えば、前記複数の蓄電池ユニットの夫々は、複数の蓄電池を含み、前記第2の蓄電池ユニットは、前記複数の蓄電池ユニットの夫々において最も劣化度が大きくなると予測される蓄電池からなる群の中で、最も劣化度が大きくなると予測される蓄電池を含む蓄電池ユニットであってもよい。
これにより、蓄電池の最大劣化度が最も大きくなると予測される蓄電池ユニットの劣化の進行が抑制される。したがって、局所的な劣化の進行が抑制される。なお、ここで、蓄電池は、素電池、および、複数の素電池を備える電池ブロックのいずれでもよい。また、複数の蓄電池を含む蓄電池ユニットは、電池ブロック、及び電池モジュールのいずれでもよい。
また、本開示の第16態様の蓄電システムは、第1態様−第15態様のいずれか一つの蓄電システムにおいて、例えば、さらに、前記複数の蓄電池ユニットの夫々の状態量を検知する検知器を備え、前記制御器は、前記調整器を制御して、前記第2回路に流れる電流を停止させ、前記第2回路に流れる電流を停止させているときに前記検知器で検知された状態量から前記蓄電池ユニットの劣化度の進行を予測してもよい。
これにより、調整の影響を受けずに、状態量が適切に検知される。したがって、劣化度の進行が適切に予測される。
また、本開示の第17態様に係る蓄電システムの制御方法は、直列に接続された複数の蓄電池ユニットの充電時に、前記複数の蓄電池ユニットの夫々に対して並列に接続された回路に流れる電流量を調整し、前記複数の蓄電池ユニットのうちの第1の蓄電池ユニットを前記複数の蓄電池ユニットのうち前記第1の蓄電池ユニットよりも劣化度が大きくなると予測される第2の蓄電池ユニットよりも高電圧にするステップ(a)と、前記第1の蓄電池ユニットが前記第2の蓄電池ユニットよりも高電圧である状態で前記複数の蓄電池ユニットの充電を停止させるステップ(b)とを備える第1の制御、及び前記複数の蓄電池ユニットの放電時に、前記複数の蓄電池ユニットの夫々に対して並列に接続された回路に流れる電流量を調整し、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも低電圧にするステップ(c)と、前記第1の蓄電池ユニットが前記第2の蓄電池ユニットよりも低電圧である状態で前記複数の蓄電池ユニットの放電を停止させるステップ(d)とを備える第2の制御の少なくとも一方を実行する、蓄電システムの制御方法でもよい。
これにより、劣化度が他の蓄電池ユニットよりも大きくなると予測される蓄電池ユニットの劣化の進行が抑制され、他の蓄電池ユニットとの間で劣化度に差が生じにくくなる。したがって、複数の蓄電池ユニットにおいて局所的な劣化の進行が抑制され、複数の蓄電池ユニットが全体として長寿命化される。すなわち、適切に複数の蓄電池ユニットが制御される。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、表現上、第1、第2および第3などの序数が、構成要素などに対して、付け加えられてもよいし、付け替えられてもよいし、取り除かれてもよい。また、充放電は、充電および放電の少なくとも一方を意味する。また、電圧、電流、抵抗および電力は、それぞれ、電圧を示す電圧値、電流を示す電流値、抵抗を示す抵抗値、および、電力を示す電力値を意味するときがある。
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態における蓄電システムの構成を示すブロック図である。図1に示された蓄電システム100は、蓄電池ユニット121、122、123を制御する。蓄電システム100は、1つの装置でもよいし、複数の装置で構成されてもよい。また、蓄電システム100は、第1回路110、第2回路131、132、133、および、制御器150を備える。
図1は、本実施の形態における蓄電システムの構成を示すブロック図である。図1に示された蓄電システム100は、蓄電池ユニット121、122、123を制御する。蓄電システム100は、1つの装置でもよいし、複数の装置で構成されてもよい。また、蓄電システム100は、第1回路110、第2回路131、132、133、および、制御器150を備える。
第1回路110は、本開示の第1回路の一例であって、蓄電池ユニット121、122、123が直列に接続される電気回路である。具体的には、第1回路110は、蓄電システム100の端子101から、蓄電池ユニット121、122、123を通って、蓄電システム100の端子102へ到達する経路に対応する。なお、端子101および端子102のうち、一方が電力用のプラス端子であり、他方が電力用のマイナス端子である。
蓄電池ユニット121、122、123のそれぞれは、本開示の蓄電池ユニットの一例であり、電気エネルギーを蓄積するための構成要素である。なお、蓄電池ユニット121、122、123のそれぞれは、素電池でもよいし、複数の素電池を備える電池ブロックでもよいし、複数の電池ブロックを備える電池モジュールでもよい。素電池は、単に蓄電池、または、セルとも呼ばれる。また、電池ブロックは、蓄電池ブロックとも呼ばれ、複数の素電池が直列及び並列の少なくとも一方で接続されている。電池モジュールは、蓄電池モジュール、電池パック、または、蓄電池パックとも呼ばれ、複数の電池ブロックが、直列及び並列の少なくとも一方で接続されている。
第2回路131、132、133のそれぞれは、電気回路であって、本開示の第2回路の一例である。第2回路131、132、133は、蓄電池ユニット121、122、123に対して並列に設けられている。具体的には、第2回路131が蓄電池ユニット121に対して並列に設けられており、第2回路132が蓄電池ユニット122に対して並列に設けられており、第2回路133が蓄電池ユニット123に対して並列に設けられている。
例えば、第2回路131は、分岐点103から調整器141を通って分岐点104へ到達する経路に対応する。第2回路132は、分岐点105から調整器142を通って分岐点106へ到達する経路に対応する。第2回路133は、分岐点107から調整器143を通って分岐点108へ到達する経路に対応する。
調整器141、142、143は、第2回路131、132、133に流れる電流量を調整する。例えば、調整器141、142、143は、第2回路131、132、133に含まれる電気回路である。具体的には、調整器141が、第2回路131に流れる電流量を調整し、調整器142が、第2回路132に流れる電流量を調整し、調整器143が、第2回路133に流れる電流量を調整する。
調整器141、142、143のそれぞれは、電流量を調整するための抵抗器およびスイッチ等を備えてもよい。基本的には、調整器141、142、143のそれぞれは、制御器150が行う制御に従って、電流量を調整する。
制御器150は、調整器141、142、143が行う調整を制御する。すなわち、制御器150は、調整器141、142、143を介して、第2回路131、132、133を流れる電流量を調整する。また、制御器150は、直列に接続された蓄電池ユニット121、122、123の充放電を制御してもよい。
また、制御器150は、制御機能を有するものであればよく、演算処理器と、制御プログラムを記憶する記憶器とを備えてもよい。演算処理器は、MPUまたはCPUでもよい。記憶器は、揮発性メモリでもよいし、不揮発性メモリでもよい。制御器150は、集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。
なお、図1の構成は例であり、蓄電池ユニット121、122、123の数、第2回路131、132、133の数、および、調整器141、142、143の数は、本例では3であるが、それぞれ、2でもよいし、4以上でもよい。また、端子101、102、および、分岐点103〜108は、構成の変更に伴って、適宜、追加されてもよいし、変更されてもよいし、削除されてもよい。例えば、蓄電システム100の内部で電力の発電および消費が行われるなら、端子101、102は無くてもよい。
図2は、図1に示された蓄電システム100の充電時の動作を示すフローチャートである。図2に示された動作は、本開示の第1の制御の一例である。以下、蓄電池ユニット121と蓄電池ユニット122の間で劣化度に差が生じていないときに、蓄電池ユニット121の劣化度が、蓄電池ユニット122の劣化度よりも大きくなると予測されていることを前提として、図2に示された動作を説明する。
なお、蓄電池ユニットの劣化度の進行の予測は、蓄電池ユニットの状態量から予測される。蓄電池ユニットの状態量としては、蓄電池ユニットの温度、出力電流、電圧、内部抵抗等が例示される。例えば、蓄電池は、高圧で充電完了する高圧充電、低圧まで放電する低圧放電、低温下で充電する低温充電、高温放置、高温充電等で劣化するため、蓄電池ユニットの温度を示す情報に基づき劣化度の進行を予測できる。また、蓄電池は、高圧まで充電、低圧まで放電を繰り返すと劣化が進行するので、充電完了時の蓄電池ユニットの電圧を示す情報、放電完了時の蓄電池ユニットの電圧を示す情報に基づき劣化度の進行を予測できる。具体的な予測の方法は、実施の形態2と同様であるので、説明を省略する。なお、実施の形態2では、蓄電池ブロック及び蓄電池モジュールの劣化度の予測についてしか記載がないが、蓄電池ユニットが、素電池であっても、同様の劣化度の予測方法が適用できる。
次に、制御器150は、蓄電池ユニット121、122、123の充電に際して、調整器141、142、143を制御して、第2回路131、132、133を流れる電流量を調整する。そして、制御器150は、蓄電池ユニット122を蓄電池ユニット122よりも劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121よりも高電圧にする(S101)。そして、制御器150は、蓄電池ユニット122が蓄電池ユニット121よりも高電圧である状態で、蓄電池ユニット121、122、123の充電を停止させる(S102)。
基本的に、蓄電池ユニット121、122、123のそれぞれについて、充電時の電圧が高くなると、劣化が進行すると想定される。また、蓄電池ユニット121、122、123のそれぞれについて、充電時の電圧が高くなるまで、つまり、残容量が満充電に近い状態になるまで、充電が行われると、入出力量の増加を招き、劣化が進行すると想定される。
そこで、本実施の形態における蓄電システム100では、上記の通り、蓄電池ユニット122を蓄電池ユニット122よりも劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121よりも高電圧にして、充電を停止させる。これにより、蓄電池ユニット122よりも劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121の劣化の進行が抑制され、蓄電池ユニット121と蓄電池ユニット122との間で劣化度に差が生じることが抑制される。
したがって、蓄電システム100は、蓄電池ユニット121、122、123において局所的な劣化の進行を抑制することができ、適切に蓄電池ユニット121、122、123を制御することができる。
図3は、図1に示された蓄電システム100の放電時の動作を示すフローチャートである。図3に示された動作は、本開示の第2の制御の一例である。以下、図2の説明と同様に、蓄電池ユニット121と蓄電池ユニット122の間で劣化度に差が生じていないときに、蓄電池ユニット121の劣化度が、蓄電池ユニット122の劣化度よりも大きくなると予測されていることを前提として、図3に示された動作を説明する。なお、蓄電池ユニットの劣化度の予測方法については、充電時の動作において説明した上記内容と同様である。
まず、制御器150は、蓄電池ユニット121、122、123の放電に際して、調整器141、142、143を制御して、第2回路131、132、133を流れる電流量を調整する。そして、制御器150は、蓄電池ユニット122を蓄電池ユニット122よりも劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121よりも低電圧にする(S201)。そして、制御器150は、蓄電池ユニット122が蓄電池ユニット121よりも低電圧である状態で、蓄電池ユニット121、122、123の放電を停止させる(S202)。
基本的に、蓄電池ユニット121、122、123のそれぞれについて、放電時の電圧が低くなると、劣化が進行すると想定される。また、蓄電池ユニット121、122、123のそれぞれについて、放電時の電圧が低くなるまで、つまり、残容量が空容量に近い状態になるまで、放電が行われると、入出力量の増加を招き、劣化が進行すると想定される。
そこで、本実施の形態における蓄電システム100では、上記の通り、蓄電池ユニット122を蓄電池ユニット122よりも劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121よりも低電圧にして、放電を停止させる。これにより、蓄電池ユニット122よりも劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121の劣化の進行が抑制され、蓄電池ユニット121と蓄電池ユニット122との間で劣化度に差が生じることが抑制される。
したがって、蓄電システム100は、蓄電池ユニット121、122、123において局所的な劣化の進行を抑制することができ、蓄電池ユニット121、122、123を全体として長寿命化することができる。すなわち、蓄電システム100は、適切に蓄電池ユニット121、122、123を制御することができる。
なお、蓄電システム100は、図2に示された動作、および、図3に示された動作のうち、一方を行ってもよいし、両方を行ってもよい。例えば、蓄電システム100は、これらの動作の一方を行うことでも、蓄電池ユニット121、122、123において局所的な劣化の進行を抑制することができる。
また、第2回路131、132、133は、蓄電池ユニット121、122、123の充電の際、蓄電池ユニット121、122、123をバイパスする電流が流れる回路でもよい。そして、制御器150は、蓄電池ユニット122に対して並列に接続された第2回路132に流れる電流を蓄電池ユニット122よりも劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121に対して並列に接続された第2回路131に流れる電流よりも小さくしてもよい。
これにより、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121に対する充電が抑制され、蓄電池ユニット121の劣化の進行が抑制される。したがって、局所的な劣化の進行が抑制される。
また、第2回路131、132、133は、蓄電池ユニット121、122、123の充電の際、蓄電池ユニット121、122、123の放電電流が流れる回路でもよい。そして、制御器150は、蓄電池ユニット122に対して並列に接続された第2回路132に流れる電流を蓄電池ユニット122よりも劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121に対して並列に接続された第2回路131に流れる電流よりも小さくしてもよい。
これにより、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121は、満充電にならないように制御され、蓄電池ユニット121の劣化の進行が抑制される。したがって、局所的な劣化の進行が抑制される。
また、制御器150は、蓄電池ユニット121、122、123の充電の開始前及び充電の中断時の少なくとも一方において、第2回路132に流れる放電電流を第2回路131に流れる放電電流よりも小さくしてもよい。これにより、適切なタイミングで放電が実行され、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121が、満充電にならないように制御される。
また、第2回路131、132、133は、蓄電池ユニット121、122、123の放電の際、蓄電池ユニット121、122、123をバイパスする電流が流れる回路でもよい。そして、制御器150は、蓄電池ユニット122に対して並列に接続された第2回路132に流れる電流を蓄電池ユニット122よりも劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121に対して並列に接続された第2回路131に流れる電流よりも小さくしてもよい。
これにより、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121に対する放電が抑制され、蓄電池ユニット121の劣化の進行は抑制される。したがって、局所的な劣化の進行が抑制される。
また、第2回路131、132、133は、蓄電池ユニット121、122、123の放電の際、蓄電池ユニット121、122、123の放電電流が流れる回路でもよい。そして、制御器150は、蓄電池ユニット122に対して並列に接続された第2回路132に流れる電流を蓄電池ユニット122よりも劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121に対して並列に接続された第2回路131に流れる電流よりも大きくしてもよい。
これにより、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121が、先に空にならないように制御され、蓄電池ユニット121の劣化の進行が抑制される。したがって、局所的な劣化の進行が抑制される。
また、制御器150は、蓄電池ユニット121、122、123の放電の開始前及び放電の中断時の少なくとも一方において、第2回路132に流れる放電電流を第2回路131に流れる放電電流よりも大きくしてもよい。これにより、適切なタイミングで放電が実行され、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121が、空にならないように制御される。
また、制御器150は、蓄電池ユニット122の電圧を充電終止電圧にし、蓄電池ユニット122よりも劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121の電圧を充電終止電圧よりも低い電圧にして、充電を停止させてもよい。これにより、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121が満充電になる前に、充電が停止する。よって、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121の劣化の進行が抑制される。
また、制御器150は、蓄電池ユニット122の電圧を放電終止電圧にし、蓄電池ユニット122よりも劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121の電圧を放電終止電圧よりも高い電圧にして、放電を停止させてもよい。これにより、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121が空になる前に、放電が停止する。よって、劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121の劣化の進行が抑制される。
また、制御器150は、蓄電池ユニット121、122、123の充電の際、調整器141、142、143を制御せずに、蓄電池ユニット121、122、123の充電を実行し、その後、調整器141、142、143を制御してもよい。これにより、充電において不必要な調整が抑制される。したがって、充電においてエネルギーのロスが抑制される。
また、制御器150は、蓄電池ユニット121、122、123の放電の際、調整器141、142、143を制御せずに、蓄電池ユニット121、122、123の放電を実行し、その後、調整器141、142、143を制御してもよい。これにより、放電において不必要な調整が抑制される。したがって、放電においてエネルギーのロスが抑制される。
また、蓄電池ユニット121よりも劣化度が小さくなると予測される蓄電池ユニット122は、蓄電池ユニット121、122、123のうち最も劣化度が小さくなると予測される蓄電池ユニットでもよい。また、蓄電池ユニット122よりも劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121は、蓄電池ユニット121、122、123のうち最も劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニットでもよい。
また、蓄電池ユニット121、122、123の夫々は、複数の蓄電池を含んでもよい。蓄電池ユニット121よりも劣化度が小さくなると予測される蓄電池ユニット122は、蓄電池ユニット121、122、123の夫々において最も劣化度が大きくなると予測される蓄電池からなる群の中で、最も劣化度が小さくなると予測される蓄電池を含む蓄電池ユニットでもよい。また、蓄電池ユニット122よりも劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニット121は、蓄電池ユニット121、122、123の夫々において最も劣化度が大きくなると予測される蓄電池からなる群の中で、最も劣化度が大きくなると予測される蓄電池を含む蓄電池ユニットでもよい。
また、蓄電システム100は、さらに、蓄電池ユニット121、122、123の夫々の状態量を検知する検知器を備えてもよい。そして、制御器150は、調整器141、142、143を制御して、第2回路131、132、133に流れる電流を停止させてもよい。そして、制御器150は、第2回路131、132、133に流れる電流を停止させているときに検知器で検知された状態量から蓄電池ユニット121、122、123の劣化度の進行を予測してもよい。
これにより、調整の影響を受けずに、状態量が適切に検知される。したがって、劣化度の進行が適切に予測される。
(実施の形態2)
本実施の形態は、実施の形態1の具体的な例に対応する。本実施の形態で示された構成の一部および動作の一部が、適宜、実施の形態1で示された構成および動作に組み合わされてもよい。
本実施の形態は、実施の形態1の具体的な例に対応する。本実施の形態で示された構成の一部および動作の一部が、適宜、実施の形態1で示された構成および動作に組み合わされてもよい。
図4は、本実施の形態における蓄電装置200の構成を示すブロック図である。なお、図4において、太線は、電力を搬送するための経路を示し、構成要素間の細線および点線は、情報を伝送するための経路を示す。また、図4に示されているように、構成要素間において、情報を伝送するための複数の経路が設けられてもよい。これらの経路は、情報の種別によって異なっていてもよいし、伝送の方向によって異なっていてもよい。
図4に示された蓄電装置200は、蓄電池モジュール211、212、213、調整器261、262、263、通信器270、制御器280および電源290を備える。なお、蓄電池モジュール211、212、213は、蓄電装置200から取り外し可能であってもよく、蓄電装置200は、蓄電池モジュール211、212、213を構成要素として備えていなくてもよい。
例えば、蓄電装置200は、実施の形態1の蓄電システム100に対応する。また、蓄電池モジュール211、212、213は、実施の形態1の蓄電池ユニット121、122、123の一例である。調整器261、262、263は、実施の形態1の調整器141、142、143に対応する。制御器280は、実施の形態1の制御器150に対応する。
また、蓄電池モジュール211、212、213を通る経路が、実施の形態1の第1回路110に対応する。また、調整器261を通る経路、調整器262を通る経路、および、調整器263を通る経路が、実施の形態1の第2回路131、132、133に対応する。
蓄電池モジュール211は、蓄電池モジュール本体221、検知器231、制御器241および通信器251を備える。蓄電池モジュール211は、電池モジュール、電池パック、または、蓄電池パックとも呼ばれる。
蓄電池モジュール本体221は、電気エネルギーを蓄積するための構成要素であり、基本的には、複数の蓄電池ブロックを備える。蓄電池ブロックは、電池ブロックとも呼ばれる。
検知器231は、蓄電池モジュール本体221の状態量を検知する。例えば、検知器231は、蓄電池モジュール本体221の温度、充電電圧、放電電圧および内部抵抗等を検知する。検知器231は、蓄電池モジュール本体221における複数の蓄電池ブロックのそれぞれの温度、充電電圧、放電電圧および内部抵抗等を検知してもよい。検知器231は、具体的には、温度計でも良いし、電圧計でもよいし、電流計でもよい。
ここで、充電電圧は、充電時の電圧であり、放電電圧は、放電時の電圧である。なお、蓄電池モジュール本体221における蓄電池の充電電圧が、単に、蓄電池モジュール本体221の充電電圧、または、蓄電池モジュール211の充電電圧と表現される場合がある。同様に、蓄電池モジュール本体221における蓄電池の放電電圧が、単に、蓄電池モジュール本体221の放電電圧、または、蓄電池モジュール211の放電電圧と表現される場合がある。
制御器241は、蓄電池モジュール211の全体の動作を制御する。例えば、制御器241は、蓄電池モジュール本体221の充電または放電を制御するコンバータを備えてもよい。また、制御器241は、検知器231で検知された状態量を取得し、通信器251、270を介して、制御器280に通知してもよい。
また、制御器241は、制御機能を有すればよく、演算処理器と、制御プログラムを記憶する記憶器とを備えてもよい。演算処理器は、MPUまたはCPUでもよい。記憶器は、揮発性メモリでもよいし、不揮発性メモリでもよい。制御器241は、集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。
通信器251は、蓄電池モジュール211が通信を行うための構成要素である。通信器251は、通信インタフェースを含んでもよい。通信器251は、主に、蓄電池モジュール211の制御器241と、蓄電装置200の制御器280との間の通信に用いられ、具体的には、蓄電装置200の通信器270と通信する。
蓄電池モジュール212は、蓄電池モジュール本体222、検知器232、制御器242および通信器252を備える。蓄電池モジュール213は、蓄電池モジュール本体223、検知器233、制御器243および通信器253を備える。制御器242及び制御器243は、夫々、制御器241と同様に、制御機能を有すればよく、演算処理器と、制御プログラムを記憶する記憶器とを備えてもよい。演算処理器は、MPUまたはCPUでもよい。記憶器は、揮発性メモリでもよいし、不揮発性メモリでもよい。制御器241は、集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。
蓄電池モジュール212、213、および、それらの構成要素は、蓄電池モジュール211、および、その構成要素と同等であるが、蓄電池モジュール211、212、213は、使用状況などによって、劣化度が異なる。あるいは、蓄電池モジュール211、212、213の間の劣化度は、現在において同じであっても、将来において異なる可能性がある。
例えば、蓄電装置200の使用初期で蓄電池モジュール211、212、213の間で劣化度に差が生じていなくても、蓄電装置200の使用が進むにつれ、将来、蓄電池モジュール211、212、213の間で劣化度に差が生じる可能性がある。
劣化度は、劣化の進行の度合いを意味する。具体的には、劣化度が大きいほど、劣化が進行している。蓄電池モジュール211、212、213の劣化度は、蓄電池モジュール本体221、222、223の劣化度に対応する。
より具体的には、蓄電池モジュール211の劣化度は、蓄電池モジュール本体221に含まれる複数の蓄電池ブロックのうち、最も劣化が進行している蓄電池ブロックの劣化度に対応する。また、蓄電池モジュール212の劣化度は、蓄電池モジュール本体222に含まれる複数の蓄電池ブロックのうち、最も劣化が進行している蓄電池ブロックの劣化度に対応する。また、蓄電池モジュール213の劣化度は、蓄電池モジュール本体223に含まれる複数の蓄電池ブロックのうち、最も劣化が進行している蓄電池ブロックの劣化度に対応する。
例えば、蓄電池モジュール211、212、213のうち、最も劣化度の大きい蓄電池モジュールは、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれにおいて最も劣化度の大きい蓄電池ブロックからなる群において最も劣化度の大きい蓄電池ブロックを含む。また、蓄電池モジュール211、212、213のうち、最も劣化度の小さい蓄電池モジュールは、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれにおいて最も劣化度の大きい蓄電池ブロックからなる群において最も劣化度の小さい蓄電池ブロックを含む。
また、本実施の形態において、将来の劣化度が予測される。以下、予測される将来の劣化度は、予測劣化度と呼ぶ場合がある。ここで、将来は、現在よりも後の任意の時点である。蓄電池モジュール211、212、213の予測劣化度は、蓄電池モジュール本体221、222、223の予測劣化度に対応する。
より具体的には、蓄電池モジュール211の予測劣化度は、蓄電池モジュール本体221に含まれる複数の蓄電池ブロックのうち、最も劣化が進行すると予測される蓄電池ブロックの予測劣化度に対応する。また、蓄電池モジュール212の予測劣化度は、蓄電池モジュール本体222に含まれる複数の蓄電池ブロックのうち、最も劣化が進行すると予測される蓄電池ブロックの予測劣化度に対応する。また、蓄電池モジュール213の予測劣化度は、蓄電池モジュール本体223に含まれる複数の蓄電池ブロックのうち、最も劣化が進行すると予測される蓄電池ブロックの予測劣化度に対応する。
例えば、蓄電池モジュール211、212、213のうち、最も予測劣化度が大きい蓄電池モジュールは、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれにおいて最も予測劣化度が大きい蓄電池ブロックからなる群において最も予測劣化度が大きい蓄電池ブロックを含む。また、蓄電池モジュール211、212、213のうち、最も予測劣化度が小さい蓄電池モジュールは、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれにおいて最も予測劣化度が大きい蓄電池ブロックからなる群において最も予測劣化度が小さい蓄電池ブロックを含む。
調整器261は、調整器261を流れる電流量を調整する。調整器261は、電流量を調整するための抵抗器およびスイッチ等を備えてもよい。調整器261は、制御器280が行う制御に従って、電流量を調整する。調整器262、263のそれぞれは、調整器261と同等の構成要素である。
通信器270は、蓄電装置200が通信を行うための構成要素である。通信器270は、通信インタフェースを含んでもよい。通信器270は、主に、蓄電池モジュール211、212、213の制御器241、242、243と、蓄電装置200の制御器280との間の通信に用いられる。具体的には、通信器270は、蓄電池モジュール211、212、213の通信器251、252、253と通信する。
制御器280は、蓄電装置200の全体の動作を制御する。例えば、制御器280は、調整器261、262、263が行う調整を制御する。そして、制御器280は、調整器261、262、263の調整を制御することにより、調整器261、262、263を流れる電流量を調整する。また、制御器280は、直列に接続された蓄電池モジュール211、212、213の充放電を制御してもよいし、電源290の入出力を制御してもよい。
また、制御器280は、演算処理器と、記憶器とを備えてもよい。演算処理器は、MPUまたはCPUでもよい。記憶器は、揮発性メモリでもよいし、不揮発性メモリでもよい。制御器280は、集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。
電源290は、電力を供給するための構成要素である。電源290は、蓄電装置200へ充電される電力を系統電力線から受電し、蓄電装置200から放電される電力を系統電力線へ送電する。電源290は、蓄電池モジュール211、212、213に応じた直流電力を系統電力線に応じた交流電力に変換し、系統電力線に応じた交流電力を蓄電池モジュール211、212、213に応じた直流電力に変換する双方向インバータを備えてもよい。
蓄電装置200は、上記の通り、蓄電池モジュール211、212、213に対して並列に調整器261、262、263を備える。調整器261、262、263を流れる電流量は、蓄電池モジュール211、212、213の予測劣化度により異なる。
具体的には、制御器280は、制御器241、242、243、および、通信器251、252、253、270を介して、検知器231、232、233で検知された状態量を取得し、状態量に基づいて、将来の劣化度を予測する。例えば、制御器280は、状態量として現在の内部抵抗を取得し、現在の内部抵抗が大きいほど将来の劣化度がより大きくなると予測してもよい。これにより、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれの予測劣化度を取得する。
そして、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213間で劣化度に差がないときに、蓄電池モジュール211、212、213のうち、予測劣化度の大きい蓄電池モジュールよりも予測劣化度の小さい蓄電池モジュールに対して充放電量が大きくなるように、調整器261、262、263を流れる電流量を調整する。
なお、図4の構成は例であり、蓄電池モジュール211、212、213の数、および、調整器261、262、263の数は、本例では3であるが、それぞれ、2でもよいし、4以上でもよい。
図5は、図4に示された調整器261の構成を示す模式図である。図5のように、調整器261は、例えば、抵抗器311、ダイオード312、および、スイッチ313を備える。
抵抗器311は、電気抵抗を与えるための構成要素であって、調整器261を流れる電流を制限する。
ダイオード312は、調整器261を流れる電流の方向を制限する整流作用を有する構成要素である。ここでは、ダイオード312は、蓄電池モジュール211のプラス側からマイナス側への方向に、電流の方向を制限する。
スイッチ313は、回路を開閉するための構成要素である。具体的には、スイッチ313は、制御器280が行う制御に従って、調整器261において電流を流す制御と、電流を流さない制御とを切り替える。スイッチ313は、リレーでもよいし、FET(電界効果トランジスタ)でもよい。
例えば、スイッチ313は、制御器280から印加される電圧に従って、開閉を切り替える。具体的には、スイッチ313は、電圧が印加されているときに、回路を閉じ、調整器261において電流を流す。一方、スイッチ313は、電圧が印加されていないときに、回路を開き、調整器261において電流を流さない。制御器280は、電圧を印加する期間のデューティー比を変化させることで、電流量を変化させることができ、電流量を調整することができる。
調整器262、263は、図5に示された調整器261と同等の構成を備えてもよい。制御器280は、調整器261、262、263に流れる電流量を調整することで、蓄電池モジュール211、212、213の残容量を個別に調整することができる。
図6は、図4に示された蓄電装置200の充電時の動作を示す模式図である。図6の例では、前提として、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差がないときに、蓄電池モジュール211の予測劣化度が最も大きい。すなわち、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差がないときに、蓄電池モジュール211の劣化が最も進むと予測される。また、図6において、矢印の太さは電流量の大きさに対応し、矢印が太いほど、電流量が大きい。
この例において、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差がないとき、予測劣化度の最も大きい蓄電池モジュール211に対して並列に接続された調整器261を流れる電流量を大きくする。そして、制御器280は、調整器262、263を流れる電流量を小さくする。制御器280は、図7のように、調整器261では電流が流れ、調整器262、263では電流が流れないように、調整器261、262、263を制御してもよい。
これにより、制御器280は、蓄電池モジュール212、213のそれぞれに充電される電流量を大きくし、蓄電池モジュール211に充電される電流量を小さくすることができる。つまり、蓄電装置200は、充電において、蓄電池モジュール211、212、213のうち、予測劣化度の最も大きい蓄電池モジュール211の使用量を小さくすることができる。
そして、これにより、蓄電装置200は、予測劣化度の最も大きい蓄電池モジュール211の劣化の進行を抑制することができる。そして、蓄電装置200は、蓄電池モジュール211、212、213において、局所的な劣化の進行を抑制することができる。
なお、図6の例では、蓄電池モジュール211をバイパスする電流が調整器261を流れ、蓄電池モジュール212をバイパスする電流が調整器262を流れ、蓄電池モジュール213をバイパスする電流が調整器263を流れる。
また、充電の開始前または中断時において、蓄電池モジュール211から放電される電流が調整器261を流れ、蓄電池モジュール212から放電される電流が調整器262を流れ、または蓄電池モジュール213から放電される電流が調整器263を流れてもよい。これにより、蓄電池モジュール211、212、213の残容量が適切に調整される。
また、調整器261、262、263を流れる電流量は、蓄電池モジュール211、212、213の予測劣化度に応じて調整されてもよい。例えば、最も予測劣化度の大きい蓄電池モジュール211に対応する調整器261を流れる電流量が最も大きく、次に予測劣化度の大きい蓄電池モジュール213に対応する調整器263を流れる電流量が次に大きくてもよい。そして、蓄電池モジュール211、212、213のうち、最も予測劣化度の小さい蓄電池モジュール212に対応する調整器262を流れる電流量が最も小さくてもよい。
図8は、図4に示された蓄電装置200の放電時の動作を示す模式図である。図8の例では、図6の例と同様に、前提として、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差がないとき、蓄電池モジュール211の予測劣化度が最も大きい。すなわち、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差がないとき、蓄電池モジュール211の劣化が最も進むと予測される。また、図6と同様に、図8において、矢印の太さは電流量の大きさに対応し、矢印が太いほど、電流量が大きい。
この例において、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差がないとき、予測劣化度の最も大きい蓄電池モジュール211に対して並列に接続された調整器261を流れる電流量を小さくする。そして、制御器280は、調整器262、263を流れる電流量を大きくする。制御器280は、調整器262、263では電流が流れ、調整器261では電流が流れないように、調整器261、262、263を制御してもよい。
調整器261、262、263を流れる電流は、蓄電池モジュール211、212、213から放電された電流であり、調整器261、262、263において消費される。そして、調整器261、262、263を流れる電流量が大きくなるほど、蓄電池モジュール211、212、213から放電される電流量が大きくなる。
ここでは、調整器261よりも調整器262、263を流れる電流量が大きいため、蓄電池モジュール211よりも蓄電池モジュール212、213から放電される電流量は大きい。逆に、調整器262、263よりも調整器261を流れる電流量が小さいため、蓄電池モジュール212、213よりも蓄電池モジュール211から放電される電流量は小さい。
つまり、制御器280は、調整器262、263を流れる電流量を大きくすることで、蓄電池モジュール212、213のそれぞれから放電される電流量を大きくすることができる。また、制御器280は、調整器261を流れる電流量を小さくすることで、蓄電池モジュール211から放電される電流量を小さくすることができる。そして、これにより、蓄電装置200は、放電において、蓄電池モジュール211、212、213のうち、予測劣化度の最も大きい蓄電池モジュール211の使用量を相対的に小さくすることができる。
したがって、蓄電装置200は、蓄電池モジュール212、213と比較して、予測劣化度の最も大きい蓄電池モジュール211の劣化の進行を抑制することができる。そして、蓄電装置200は、蓄電池モジュール211、212、213において、局所的な劣化の進行を抑制することができる。
なお、蓄電装置200から外部への放電の開始前または中断時において、蓄電池モジュール211、212、213から放電される電流が、調整器261、262、263を流れるように、制御器280は、調整器261、262、263を制御してもよい。つまり、蓄電装置200から外部への放電の開始前または中断時に、蓄電装置200の内部において調整のための放電が行われてもよい。
また、調整器261、262、263を流れる電流量は、蓄電池モジュール211、212、213の予測劣化度に応じて調整されてもよい。例えば、最も予測劣化度の大きい蓄電池モジュール211に対応する調整器261を流れる電流量が最も小さく、次に予測劣化度の大きい蓄電池モジュール213に対応する調整器263を流れる電流量が次に小さくてもよい。そして、最も予測劣化度の小さい蓄電池モジュール212に対応する調整器262を流れる電流量が最も大きくてもよい。
図9は、図4に示された調整器261の構成に関する他の例を示す模式図である。図9のように、調整器261は、抵抗器311、ダイオード312、スイッチ313、ダイオード314およびスイッチ315を備えてもよい。図9の例では、図5の例と比較して、ダイオード314およびスイッチ315が追加されている。具体的には、ダイオード314およびスイッチ315が、ダイオード312およびスイッチ313に対して並列に設けられている。
ダイオード314は、ダイオード312と同様に、調整器261を流れる電流の方向を制限する整流作用を有する構成要素である。ここでは、ダイオード314は、蓄電池モジュール211のマイナス側からプラス側への方向に、電流の方向を制限する。
スイッチ315は、スイッチ313と同様に、回路を開閉するための構成要素である。具体的には、スイッチ315は、制御器280が行う制御に従って、調整器261において電流を流す制御と、電流を流さない制御とを切り替える。スイッチ315は、リレーでもよいし、FET(電界効果トランジスタ)でもよい。
例えば、スイッチ315は、スイッチ313と同様に、制御器280から印加される電圧に従って、開閉を切り替える。具体的には、スイッチ315は、電圧が印加されているときに、回路を閉じ、調整器261において電流を流す。一方、スイッチ315は、電圧が印加されていないときに、回路を開き、調整器261において電流を流さない。制御器280は、電圧を印加する期間のデューティー比を変化させることで、電流量を変化させることができ、電流量を調整することができる。
なお、スイッチ313をオンにするための電圧値と、スイッチ315をオンにするための電圧値と、スイッチ313、315の両方をオンにするための電圧値とが互いに異なっていてもよい。これにより、制御器280は、スイッチ313、315を別々にオンまたはオフにすることができる。
あるいは、制御器280とスイッチ313との間の経路と、制御器280とスイッチ315との間の経路とが別々に設けられていてもよい。これにより、制御器280は、スイッチ313、315を別々にオンまたはオフにすることができる。
調整器262、263は、図9に示された調整器261と同等の構成を備えてもよい。これにより、制御器280は、調整器261、262、263において双方向に流れる電流量を適切に調整することができる。
図10は、図4に示された蓄電装置200の放電時の動作に関する他の例を示す模式図である。この例では、図9に示された調整器261が用いられ、図9に示された調整器261と同等の構成を備える調整器262、263が用いられている。また、この例では、図8の例と同様に、前提として、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差がないとき、蓄電池モジュール211の予測劣化度が最も大きい。すなわち、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差がないとき、蓄電池モジュール211の劣化が最も進むと予測される。また、図8と同様に、図10において、矢印の太さは電流量の大きさに対応し、矢印が太いほど、電流量が大きい。
この例において、制御器280は、予測劣化度の最も大きい蓄電池モジュール211に対して並列に接続された調整器261を流れる電流量であって、蓄電池モジュール211のマイナス端子側からプラス端子側へ向かって流れる電流量を大きくする。これにより、調整器261から蓄電池モジュール211のプラス側へ流れ込む電流量が大きくなるため、蓄電池モジュール211から放電される電流量は小さくなる。
そして、制御器280は、蓄電池モジュール212のマイナス端子側からプラス端子側へ向かって調整器262を流れる電流量を小さくする。これにより、調整器262から蓄電池モジュール212のプラス側へ流れ込む電流量が小さくなるため、蓄電池モジュール212から放電される電流量は大きくなる。
また、制御器280は、蓄電池モジュール213のマイナス端子側からプラス端子側へ向かって調整器263を流れる電流量を小さくする。これにより、調整器263から蓄電池モジュール213のプラス側へ流れ込む電流量が小さくなるため、蓄電池モジュール213から放電される電流量は大きくなる。
制御器280は、調整器261では蓄電池モジュール211のマイナス端子側からプラス端子側へ向かって電流が流れ、調整器262、263では電流が流れないように、調整器261、262、263を制御してもよい。
上記の動作によって、制御器280は、蓄電池モジュール212、213のそれぞれから放電される電流量を大きくし、蓄電池モジュール211から放電される電流量を小さくすることができる。つまり、蓄電装置200は、放電において、蓄電池モジュール211、212、213のうち、予測劣化度の最も大きい蓄電池モジュール211の使用量を小さくすることができる。
そして、これにより、蓄電装置200は、予測劣化度の最も大きい蓄電池モジュール211の劣化の進行を抑制することができる。そして、蓄電装置200は、蓄電池モジュール211、212、213において、局所的な劣化の進行を抑制することができる。
図10の例では、蓄電装置200の放電時に、蓄電池モジュール211をバイパスする電流が調整器261を流れ、蓄電池モジュール212をバイパスする電流が調整器262を流れ、蓄電池モジュール213をバイパスする電流が調整器263を流れる。
調整器261、262、263を流れる電流量は、蓄電池モジュール211、212、213の予測劣化度に応じて調整されてもよい。例えば、最も予測劣化度の大きい蓄電池モジュール211に対応する調整器261を流れる電流量が最も大きく、次に予測劣化度の大きい蓄電池モジュール213に対応する調整器263を流れる電流量が次に大きくてもよい。そして、最も予測劣化度の小さい蓄電池モジュール212に対応する調整器262を流れる電流量が最も小さくてもよい。
図11は、図4に示された蓄電池モジュール211の構成を示すブロック図である。図11には、図4に示された蓄電池モジュール211のより具体的な例が示されている。図11に示された蓄電池モジュール211は、図4にも示されたように、蓄電池モジュール本体221、検知器231、制御器241および通信器251を備える。図11には、さらに、端子511〜514が示されている。また、図11の例において、蓄電池モジュール本体221は、蓄電池ブロック411〜417を備える。
端子511は、蓄電池モジュール211の電力用のプラス端子である。端子512は、蓄電池モジュール211の通信用の端子であって、例えば、蓄電池モジュール211へ情報を入力するための入力端子である。端子513は、蓄電池モジュール211の通信用の端子であって、例えば、蓄電池モジュール211から情報を出力するための出力端子である。端子514は、蓄電池モジュール211の電力用のマイナス端子である。端子511〜514は、蓄電装置200に接続される。
蓄電池ブロック411〜417のそれぞれは、電池ブロックとも呼ばれ、基本的に、複数の蓄電池を備える。蓄電池は、素電池またはセルとも呼ばれる。この例では、蓄電池ブロック411〜417のそれぞれは、互いに並列に接続された複数の蓄電池を備える。なお、蓄電池ブロック411〜417のそれぞれは、1つの蓄電池であってもよい。
検知器231および制御器241は、蓄電池ブロック411〜417のうち最も劣化すると予測される蓄電池ブロックの予測劣化度を蓄電池モジュール211の予測劣化度として通信器251を介して出力する。例えば、検知器231および制御器241は、蓄電池ブロック411〜417のうち蓄電池ブロック414が最も劣化すると予測されるとき、蓄電池ブロック414の予測劣化度を蓄電池モジュール211の予測劣化度として通信器251を介して出力する。
検知器231および制御器241は、通信器251を介して、蓄電池ブロック411〜417および蓄電池モジュール211の将来の劣化度を予測するための状態量を示す情報を出力してもよい。そして、蓄電装置200の制御器280が、通信器270を介して、蓄電池ブロック411〜417および蓄電池モジュール211の将来の劣化度を予測するための状態量を示す情報を取得し、将来の劣化度を予測してもよい。
蓄電池ブロック411〜417のそれぞれの劣化度は、主に、内部抵抗の変化、充電電圧の変化、および、放電電圧の変化などに基づいて、判定される。
例えば、劣化度は、内部抵抗の変化、つまり、初期状態の内部抵抗と現在の内部抵抗との差または比に対応していてもよい。蓄電池ブロック411〜417の劣化が進行すると、内部抵抗が大きくなると推定される。そのため、初期状態の内部抵抗と比較して、内部抵抗が大きいほど大きい劣化度が規定されてもよい。ここで、初期状態は、劣化が進行していない状態であって、初回利用時または初回利用前の状態に対応する。
また、劣化度は、充電電圧の変化、つまり、初期状態の充電電圧と現在の充電電圧との差または比に対応していてもよい。劣化が進行すると、内部抵抗が大きくなり、充電電圧が高くなると推定される。具体的には、劣化度が大きいほど、同じ充電電流に対して、充電電圧が高くなると推定される。したがって、初期状態の充電電圧と比較して、充電電圧が高いほど大きい劣化度が規定されてもよい。
また、劣化度は、放電電圧の変化、つまり、初期状態の放電電圧と現在の放電電圧との差または比に対応していてもよい。劣化が進行すると、内部抵抗が大きくなり、放電電圧が低くなると推定される。具体的には、劣化度が大きいほど、同じ放電電流に対して、放電電圧が低くなると推定される。したがって、初期状態の放電電圧と比較して、放電電圧が低いほど大きい劣化度が規定されてもよい。
また、劣化度は、内部抵抗の変化、充電電圧の変化、および、放電電圧の変化の組み合わせによって、判定されてもよい。また、充電時または放電時における内部抵抗、充電電圧および放電電圧のそれぞれの変動の度合いに基づいて、劣化度が定められてもよい。具体的には、同じ充電電流または同じ放電電流に対して、劣化度が大きいほど、内部抵抗、充電電圧または放電電圧の変動の度合いが大きくなると推定される。したがって、これらの変動の度合いが大きいほど大きい劣化度が規定されてもよい。
検知器231は、蓄電池ブロック411〜417のそれぞれについて、状態量を検知する。例えば、検知器231は、調整器261に電流が流れていない状態で、蓄電池ブロック411〜417のそれぞれの充電電圧または放電電圧と、蓄電池ブロック411〜417に対して流れる電流とを検知する。これにより、調整電流の影響が除外される。検知器231は、検知された電圧、および、検知された電流に基づいて、内部抵抗を検知してもよい。
制御器241が、蓄電池ブロック411〜417のそれぞれについて、検知器231で検知された状態量に基づいて、将来の劣化度を予測する。例えば、制御器241は、検知された電圧、および、検知された電流に基づいて、内部抵抗を取得し、取得された内部抵抗に基づいて、将来の劣化度を予測してもよい。
そして、制御器241は、複数の蓄電池ブロック411〜417にそれぞれ対応する複数の予測劣化度のうち、最も大きい予測劣化度を蓄電池モジュール211の予測劣化度として取得し、通信器251を介して、蓄電池モジュール211の予測劣化度を送信する。蓄電装置200の制御器280は、蓄電装置200の通信器270を介して、蓄電池モジュール211の予測劣化度を受信し、蓄電池モジュール211の予測劣化度に基づいて、調整器261を制御する。
蓄電池モジュール212、213は、図11に示された蓄電池モジュール211と同等の構成を備えてもよい。これにより、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれにおいて、最も劣化が進むと予測された蓄電池ブロックの予測劣化度に基づいて、調整器261、262、263が制御される。これにより、劣化が局所的に進行することが抑制され、蓄電池モジュール211、212、213が全体として長寿命化される。
なお、劣化度は、蓄電池モジュール211、212、213、または、蓄電池ブロック411〜417の温度に基づいて、推定されてもよい。また、劣化度は、充放電回数に基づいて、推定されてもよい。また、劣化度は、初期の満充電容量に対する現在の満充電容量を示すSOH(State of Health)に対応していてもよい。例えば、SOHが小さいほど、劣化度が大きい。また、将来の劣化度が、蓄電池モジュール211、212、213、または、蓄電池ブロック411〜417の温度に基づいて、予測されてもよい。
特に、蓄電装置200の制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213の劣化度に差が発生していなくても、蓄電池モジュール211、212、213の劣化度に差が発生すると予測されれば、調整器261、262、263の電流量を調整する。
例えば、蓄電池モジュール211の満充電時に蓄電池ブロック411〜417のうち特定の蓄電池ブロックの電圧が最も高い状態が連続あるいは高頻度に発生していると、他の蓄電池ブロックよりも特定の蓄電池ブロックの劣化が進行すると予測される。蓄電池モジュールを複数備える蓄電装置200では、蓄電装置200の満充電時に各蓄電池モジュールに含まれる蓄電池ブロック全ての中で最も電圧の高い状態が連続あるいは高頻度に発生している蓄電池ブロックを含む蓄電池モジュールの劣化が他の蓄電池モジュールに比べ進行すると予測される。この劣化は、高SOC(State Of Charge)劣化とも呼ばれる。
本劣化を考慮した、蓄電池モジュールの劣化の予測の具体例について説明する。
まず、前提として、蓄電装置200の3つの蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれは、7つの蓄電池ブロックを備える。制御器280は、蓄電装置200が満充電に到達する度に、検知器231、232、233を介して、満充電時の各蓄電池ブロックの電圧を測定する。そして、制御器280は、電圧が高い順に、1位〜21位まで順位を付ける。
次に、制御器280は、満充電時の電圧に従って付けられた順位に従って、各蓄電池ブロックに得点を与える。例えば、制御器280は、1位の蓄電池ブロックに10点、2位および3位の蓄電池ブロックに8点、4位〜6位の蓄電池ブロックに6点、7位〜10位の蓄電池ブロックに4点、11位〜15位の蓄電池ブロックに2点、16位〜21位の蓄電池ブロックに0点を与える。この得点は、満充電の度に記憶され、累積される。
制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213のうち、累積された得点が所定の値に到達した蓄電池ブロックを含む蓄電池モジュールの劣化が他の蓄電池モジュールに比べて進行すると予測する。そして、制御器280は、調整器261、262、263のいずれかを介して、累積された得点が所定の得点に到達した蓄電池ブロックを含む蓄電池モジュールの充電電流を所定量低下させる。例えば、制御器280は、累積された得点が50点に到達した蓄電池ブロックを含む蓄電池モジュールの充電電流を2%低下させてもよいし、80mA低下させてもよい。
充電電流が低下した際に、あるいは、どの蓄電池ブロックの得点も所定の得点に到達することなく、例えば7回などの所定回数の満充電が繰り返された際に、制御器280は、今までに累積された全ての得点を0点にリセットする。
そして、制御器280は、再度、満充電の都度、得点を累積する。そして、制御器280は、再び、累積された得点が所定の得点に到達した蓄電池ブロックを含む蓄電池モジュールの充電電流を所定量低下させる。その際、制御器280は、以前に、その蓄電池モジュールの充電電流を所定量低下させていれば、その蓄電池モジュールの充電電流をさらに所定量低下させる。例えば、制御器280は、その蓄電池モジュールの充電電流を合計で4%低下させてもよいし、160mA低下させてもよい。
そして、上記の動作が繰り返されることにより、満充電時に、特定の蓄電池ブロックが継続して高電圧になることが抑制される。例えば、特定の蓄電池ブロックの電圧が高い状態が繰り返されると、充電電流の低下量が大きくなる。これにより、特定の蓄電池ブロックの電圧が高くなる頻度が低下する。したがって、高SOC劣化が抑制され、特定の蓄電池ブロックのみの劣化が進行することが抑制される。なお、図12は、特定の蓄電池ブロックに対して累積される得点の推移の例を示す。
また、蓄電池モジュール211の放電完了時に蓄電池ブロック411〜417のうち特定の蓄電池ブロックの電圧が最も低い状態が連続あるいは高頻度に発生していると、他の蓄電池ブロックよりも特定の蓄電池ブロックの劣化が進行すると予測される。蓄電池モジュールを複数備える蓄電装置200では、蓄電装置200の放電完了時に各蓄電池モジュールに含まれる蓄電池ブロック全ての中で最も電圧の低い状態が連続あるいは高頻度に発生している蓄電池ブロックを含む蓄電池モジュールの劣化が他の蓄電池モジュールに比べ進行すると予測される。この劣化は、低電圧劣化とも呼ばれる。
また、蓄電池モジュール211、212、213のうち特定の蓄電池モジュールの温度が他の蓄電池モジュールよりも高い状態が連続あるいは高頻度に発生していると、特定の蓄電池モジュールの劣化が他の蓄電池モジュールよりも進行すると予測される。特に、特定の蓄電池モジュールの温度が所定の閾値(例えば、30℃)以上の状態が、他の蓄電池モジュールに比べ連続または高頻度に発生していると、他の蓄電池モジュールに比べ特定の蓄電池モジュールの劣化が進行すると予測される。この劣化は、高温放置劣化とも呼ばれる。
また、充電時に、蓄電池モジュール211、212、213のうち特定の蓄電池モジュールの温度が他の蓄電池モジュールよりも低い状態が連続あるいは高頻度に発生していると、特定の蓄電池モジュールの劣化が他の蓄電池モジュールよりも進行すると予測される。特に、充電時に、特定の蓄電池モジュールの温度が標準環境温度よりも低い所定の閾値(例えば、0℃あるいは10℃等)以下の状態が、他の蓄電池モジュールに比べ連続または高頻度に発生していると、他の蓄電池モジュールに比べ特定の蓄電池モジュールの劣化が進行すると予測される。この劣化は、低温充電劣化とも呼ばれる。
また、充電時に、蓄電池モジュール211、212、213のうち特定の蓄電池モジュールの温度が他の蓄電池モジュールよりも高い状態が連続あるいは高頻度に発生していると、特定の蓄電池モジュールの劣化が他の蓄電池モジュールよりも進行すると予測される。特に、充電時に、特定の蓄電池モジュールの温度が標準環境温度よりも高い所定の閾値(例えば、30℃)以上の状態が、他の蓄電池モジュールに比べ連続または高頻度に発生していると、他の蓄電池モジュールに比べ特定の蓄電池モジュールの劣化が進行すると予測される。この劣化は、高温充電劣化とも呼ばれる。
蓄電装置200の制御器280は、検知器231、232、233を介して、上記のような劣化の進行が予測される状態が、他の蓄電池モジュールに比べ連続あるいは高頻度に発生していることを検知し、蓄電池モジュール211、212、213の劣化の進行を予測する。そして、蓄電装置200の制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差がないとき、蓄電池モジュール211、212、213のうち、最も劣化が進むと予測される蓄電池モジュールの充電量および放電量のうち少なくとも一方を他の蓄電池モジュールよりも小さくする。
これにより、蓄電装置200の制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213の劣化度に差が発生すること、または、劣化度の差が拡大することを抑制することができる。
図13は、図4に示された蓄電池モジュール211、212、213の内部抵抗値及び未だ使用さえていない初期状態の内部抵抗値に対する現在の内部抵抗値の比である内部抵抗比を示す模式図である。図13には、蓄電池モジュール211〜213が未だ使用されていない初期状態における蓄電池モジュール211〜213の各蓄電池ブロックの内部抵抗値が塗りつぶした太線で示されている。また、図13には、蓄電池モジュール211〜213が未だ使用されていない初期状態における蓄電池モジュール211〜213の各蓄電池ブロックの内部抵抗比が右上がりのストライプの太線で示されている。なお、この内部抵抗比は、各蓄電池ブロックの劣化度を示し、初期状態においては、全蓄電池ブロックが1となる。蓄電池モジュール211〜213が未だ使用されていない初期状態、つまり、蓄電池モジュール211〜213が劣化していない状態であっても、これらの蓄電池ブロックの内部抵抗値には、品質のばらつきに起因するばらつきが存在する。
また、蓄電池モジュール211〜213の使用に伴い、蓄電池モジュール211〜213は劣化し、これらの蓄電池ブロックの内部抵抗値は上昇する。そして、特定の蓄電池ブロックの内部抵抗比が、寿命末期の内部抵抗比(例えば、1.5)に到達すると、特定の蓄電池ブロックに直列に接続された複数の蓄電池ブロックの寿命が尽きたと判断される。つまり、特定の蓄電池ブロックの内部抵抗比が、寿命末期の内部抵抗比に到達すると、寿命末期を迎えた特定の蓄電池ブロックを含む蓄電池モジュールの寿命が尽きたと判断される。
蓄電池モジュール211〜213において、特定の蓄電池ブロックの内部抵抗値が定常的に最大値を示すとき、特定の蓄電池ブロックの充電電圧が高い状態が連続し、また、特定の蓄電池ブロックの放電電圧が低い状態が連続していると可能性がある。したがって、この特定の蓄電池ブロックの劣化が他の蓄電池ブロックよりも進行すると予測される。
そこで、蓄電装置200の制御器280は、この特定の蓄電池ブロックを含む蓄電池モジュールの充電量および放電量のうち少なくとも一方を他の蓄電池モジュールよりも小さくする。これにより、蓄電装置200の制御器280は、特定の蓄電池ブロックの劣化の進行を抑制することができる。そして、蓄電装置200の制御器280は、最も劣化が進むと予測される特定の蓄電池ブロックの劣化の進行を抑制することにより、蓄電池モジュール211〜213間の劣化度に差が生じるのを抑制することができる。
本例であれば、蓄電池モジュール211内の特定の蓄電池ブロックが初期状態の内部抵抗が最も高いが、内部抵抗比は他の蓄電池ブロックと同一の1であり、劣化度に差はない。しかしながら、初期状態より最も内部抵抗の高い蓄電池ブロックは、充電完了時には最も高電圧になり、放電完了時には最も低電圧になる可能性が高く、他の蓄電池ブロックに比べ、劣化度が高くなる可能性が高い。そこで、初期状態より内部抵抗の高い蓄電池ブロックを含む蓄電池モジュール211について、充電時の充電量および放電時の放電量のうち少なくとも一方を他の蓄電池モジュールよりも小さくする。これにより、蓄電装置200の制御器280は、初期状態より内部抵抗の高い特定の蓄電池ブロックの劣化の進行を抑制することができる。そして、蓄電装置200の制御器280は、最も劣化が進むと予測される特定の蓄電池ブロックの劣化の進行を抑制することにより、蓄電池モジュール211〜213間の劣化度に差が生じるのを抑制することができる。
図14は、図4に示された蓄電装置200を示す外観図である。図14に示された蓄電装置200は、制御装置285、および、蓄電池モジュール211〜213を備える。制御装置285は、図4に示された通信器270、制御器280および電源290に対応する。具体的には、制御装置285は、図4に示された通信器270、制御器280および電源290を備える装置である。
この例では、電源290の熱の影響によって、蓄電池モジュール211の温度は、蓄電池モジュール212、213よりも高い。そのため、高温放置劣化または高温充電劣化によって、蓄電池モジュール211の劣化度が蓄電池モジュール212、213の劣化度よりも大きくなると予測される。そこで、例えば、蓄電装置200の制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差が生じていないとき、蓄電池モジュール211の充電量および放電量のうち少なくとも一方を他の蓄電池モジュール212、213よりも小さくする。
これにより、蓄電装置200の制御器280は、蓄電池モジュール211の劣化の進行を抑制し、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差が生じるのを抑制することができる。特に、標準環境温度よりも高い所定の閾値(例えば、30℃)以上の充電において、蓄電装置200の制御器280は、蓄電池モジュール211の充電量を他の蓄電池モジュール212、213よりも小さくしてもよい。
また、蓄電池モジュール213の温度は、電源290の熱の影響が少なく、蓄電池モジュール211、212よりも相対的に低い。そのため、低温充電劣化によって、蓄電池モジュール213の劣化度が蓄電池モジュール211、212の劣化度よりも大きくなると予測される。そこで、例えば、蓄電装置200の制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差が生じていないとき、蓄電池モジュール213の充電量および放電量のうち少なくとも一方を他の蓄電池モジュール211、212よりも小さくする。
これにより、蓄電装置200の制御器280は、蓄電池モジュール213の劣化の進行を抑制し、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差が生じるのを抑制することができる。特に、標準環境温度よりも低い所定の閾値(例えば、0℃)以下の充電において、蓄電装置200の制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差が生じていないとき、蓄電池モジュール213の充電量を他の蓄電池モジュール211、212よりも小さくしてもよい。
図15は、図4に示された蓄電装置200における充電時の電圧状態を示す模式図である。この例では、前提として、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差が生じていないとき、蓄電池モジュール211の予測劣化度が最も大きく、蓄電池モジュール212の予測劣化度が最も小さい。なお、図15における充電電圧は、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれにおいて、最も劣化の進むと予測された蓄電池ブロックの充電電圧でもよい。
制御器280は、充電初期において、調整器261、262、263に電流を流さない。この例では、充電初期において、蓄電池モジュール211の充電電圧が最も高く、蓄電池モジュール213の充電電圧が次に高く、蓄電池モジュール212の充電電圧が最も低い。
そして、制御器280は、予測劣化度に基づいて、調整器261、262、263を流れる電流量である調整電流量を決定する。
例えば、充電の際、図6に示された制御が行われる。制御器280は、予測劣化度に従って、蓄電池モジュール211に対応する調整器261を流れる調整電流量を最大の調整電流量と決定し、蓄電池モジュール212に対応する調整器262を流れる調整電流量を0と決定する。制御器280は、予測劣化度に従って、蓄電池モジュール213に対応する調整器263を流れる調整電流量を最大の調整電流量よりも小さく0よりも大きい値に決定してもよい。
そして、制御器280は、充電末期において、最も予測劣化度の小さい蓄電池モジュール212が満充電になり、最も予測劣化度の大きい蓄電池モジュール211が満充電にならないように、調整器261、262、263を流れる調整電流量を制御する。
つまり、制御器280は、蓄電池モジュール212の充電電圧を満充電電圧にして、蓄電池モジュール211の充電電圧を満充電電圧よりも低い電圧にして、充電を停止させる。さらに、言い換えれば、制御器280は、蓄電池モジュール212の電圧を充電終止電圧にして、蓄電池モジュール211の電圧を充電終止電圧よりも低い電圧にして、充電を停止させる。なお、充電終止電圧は、充電を停止させる所定の電圧である。充電電圧が充電終止電圧に到達したときに充電が停止される。
図16は、図4に示された蓄電装置200における放電時の電圧状態を示す模式図である。この例では、図15の例と同様に、前提として、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差が生じていないとき、蓄電池モジュール211の予測劣化度が最も大きく、蓄電池モジュール212の予測劣化度が最も小さい。なお、図16における放電電圧は、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれにおいて、最も劣化の進むと予測される蓄電池ブロックの放電電圧でもよい。
制御器280は、放電初期において、調整器261、262、263に電流を流さない。この例では、放電初期において、蓄電池モジュール211の放電電圧が最も低く、蓄電池モジュール213の放電電圧が次に低く、蓄電池モジュール212の放電電圧が最も高い。
そして、制御器280は、予測劣化度に基づいて、調整器261、262、263を流れる電流量である調整電流量を決定する。
例えば、放電の際、図8に示された制御が行われる。制御器280は、予測劣化度に従って、蓄電池モジュール211に対応する調整器261を流れる調整電流量を0と決定し、蓄電池モジュール212に対応する調整器262を流れる調整電流量を最大の調整電流量と決定する。制御器280は、予測劣化度に従って、蓄電池モジュール213に対応する調整器263を流れる調整電流量を最大の調整電流量よりも小さく0よりも大きい値に決定してもよい。
そして、制御器280は、放電末期において、最も予測劣化度の小さい蓄電池モジュール212が空になり、最も予測劣化度の大きい蓄電池モジュール211が空にならないように、調整器261、262、263を流れる調整電流量を制御する。
つまり、制御器280は、蓄電池モジュール212の放電電圧を空容量電圧にして、蓄電池モジュール211の放電電圧を空容量電圧よりも高い電圧にして、放電を停止させる。さらに、言い換えれば、制御器280は、蓄電池モジュール212の電圧を放電終止電圧にして、蓄電池モジュール211の電圧を放電終止電圧よりも高い電圧にして、放電を停止させる。なお、放電終止電圧は、放電を停止させる所定の電圧である。放電電圧が放電終止電圧に到達したときに放電が停止される。
図17は、図4に示された蓄電装置200における調整領域を示す概念図である。例えば、調整器261、262、263を電流が流れることによって、エネルギーのロスが発生する。したがって、制御器280は、蓄電池モジュールの電圧が蓄電池モジュールの劣化に対する影響が小さい範囲では、調整器261、262、263に電流を流さなくてもよい。
そこで、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213の電圧が、蓄電池モジュール211、212、213の劣化が進行する領域、または、その手前の領域において、調整器261、262、263に流れる電流量を調整し、その他の領域では電流量を調整しない。例えば、図17のように、空容量電圧に対応する3.0Vから満充電電圧に対応する4.1Vまでの電圧の領域が、自由領域と調整領域とに分けられる。そして、自由領域では電流量が調整されることなく自由に充電または放電が行われ、調整領域では充電時または放電時に電流量が調整される。
具体的には、充電時において、複数の蓄電池ブロックにおいて最も高い電圧が3.0Vから3.8Vまでの自由領域であるとき、制御器280は、調整器261、262、263に流れる電流量を調整しない。このとき、自由に、充電が行われる。一方、最も電圧の高い蓄電池ブロックの電圧が3.8Vから4.1Vまでの調整領域であるとき、制御器280は、調整器261、262、263に流れる電流量を調整する。これにより、蓄電池モジュール211、212、213の充電が調整される。
つまり、充電時において、複数の蓄電池ブロックにおいて最も高い電圧が3.8Vに到達するまで、自由に充電が行われる。そして、複数の蓄電池ブロックにおいて最も高い電圧が3.8Vに到達した後、調整器261、262、263によって、充電が調整される。
また、放電時において、複数の蓄電池ブロックにおいて最も低い電圧が4.1Vから3.3Vまでの自由領域であるとき、制御器280は、調整器261、262、263に流れる電流量を調整しない。このとき、自由に、放電が行われる。一方、最も電圧の低い蓄電池ブロックの電圧が3.3Vから3.0Vまでの調整領域であるとき、制御器280は、調整器261、262、263に流れる電流量を調整する。これにより、蓄電池モジュール211、212、213の放電が調整される。
つまり、放電時において、複数の蓄電池ブロックにおいて最も低い電圧が3.3Vに到達するまで、自由に放電が行われる。そして、複数の蓄電池ブロックにおいて最も低い電圧が3.3Vに到達した後、調整器261、262、263によって、放電が調整される。
なお、複数の蓄電池ブロックにおいて最も高い電圧が3.0Vから3.8Vまでであり、最も低い電圧が4.1Vから3.3Vまでであるとき、充電も放電も自由に行われる。
また、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213に含まれる全ての蓄電池ブロックの最高電圧または最低電圧に基づいて、蓄電池モジュール211、212、213の全てに対して自由領域か調整領域かの判定を行ってもよい。あるいは、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれに対して自由領域か調整領域かの判定を個別に行ってもよい。
例えば、制御器280は、蓄電池モジュール211の蓄電池ブロック411〜417の最高電圧または最低電圧に基づいて、蓄電池モジュール211に対して自由領域か調整領域かの判定を行ってもよい。そして、蓄電池モジュール211の蓄電池ブロック411〜417の最高電圧または最低電圧が調整領域内であるとき、制御器280は、調整器261を流れる電流量を調整してもよい。
具体的には、制御器280は、蓄電池モジュール212の蓄電池ブロックの最高電圧または最低電圧に基づいて、調整器262の電流量を調整するか否かを決定してもよい。また、制御器280は、蓄電池モジュール213の蓄電池ブロックの最高電圧または最低電圧に基づいて、調整器263の電流量を調整するか否かを決定してもよい。
図18は、図4に示された蓄電装置200における充電時の電圧変化を示す遷移図である。この例では、前提として、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差が生じていないとき、蓄電池モジュール211の予測劣化度が大きく、蓄電池モジュール212の予測劣化度が小さい。また、図18において、太線は、調整が行われているときの蓄電池モジュール212の電圧変化を示す。
なお、蓄電池モジュール211の充電電圧は、蓄電池モジュール211において最も劣化が進むと予測された蓄電池ブロックの充電電圧でもよい。同様に、蓄電池モジュール212の充電電圧は、蓄電池モジュール212において最も劣化が進むと予測された蓄電池ブロックの充電電圧でもよい。
この例では、時刻t0から充電が開始される。充電の開始時において、蓄電池モジュール212の充電電圧は、V1であり、蓄電池モジュール211の充電電圧は、V2である。そして、蓄電池モジュール211、212の残容量が大きくなるにつれて、充電電圧が上昇する。そして、時刻t1において、蓄電池モジュール211の充電電圧が、調整領域の閾値に対応するV3に到達する。そして、時刻t1以降において、制御器280は、調整器261において、蓄電池モジュール211をバイパスする電流を流す。
具体的には、この例では、図6に示された制御が行われる。そして、制御器280が、時刻t1において、蓄電池モジュール211をバイパスする電流を流し始めたときに、蓄電池モジュール211へ充電される電流の減少に伴って、蓄電池モジュール211の充電電圧が減少する。そして、時刻t1以降において、蓄電池モジュール211の残容量の増加率が低下し、充電電圧の上昇率が低下する。
一方、蓄電池モジュール212は、通常の充電が継続される。したがって、蓄電池モジュール212は、蓄電池モジュール211によりも先に、時刻t2において、満充電電圧であるV5に到達する。これにより、充電が停止する。
充電が停止する際、蓄電池モジュール212の充電電圧はV5であり、蓄電池モジュール211の充電電圧は、V5よりも低いV4である。すなわち、制御器280は、蓄電池モジュール211よりも蓄電池モジュール212を高電圧にし、V5−V4=ΔV6の差を設けて、充電を停止させる。
図19は、図4に示された蓄電装置200における放電時の電圧変化を示す遷移図である。この例では、図18の例と同様に、前提として、蓄電池モジュール211、212、213間の劣化度に差が生じていないとき、蓄電池モジュール211の予測劣化度が大きく、蓄電池モジュール212の予測劣化度が小さい。また、図19において、太線は、調整が行われているときの電圧を示す。
なお、蓄電池モジュール211の放電電圧は、蓄電池モジュール211において最も劣化が進むと予測された蓄電池ブロックの放電電圧でもよい。同様に、蓄電池モジュール212の放電電圧は、蓄電池モジュール212において最も劣化が進むと予測された蓄電池ブロックの放電電圧でもよい。
この例では、時刻t0から放電が開始される。放電の開始時において、蓄電池モジュール212の放電電圧は、V12であり、蓄電池モジュール211の放電電圧は、V11である。そして、蓄電池モジュール211、212の残容量が小さくなるにつれて、放電電圧が下降する。そして、時刻t3において、蓄電池モジュール211の放電電圧が、調整領域の閾値に対応するV10に到達する。そして、時刻t3以降において、制御器280は、調整器261において、蓄電池モジュール211をバイパスする電流を流す。
具体的には、この例では、図10に示された制御が行われる。そして、制御器280が、時刻t3において、蓄電池モジュール211をバイパスする電流を流し始めたときに、蓄電池モジュール211から放電される電流の減少に伴って、蓄電池モジュール211の放電電圧が上昇する。そして、時刻t3以降において、蓄電池モジュール211の残容量の減少率が低下し、放電電圧の下降率が低下する。
一方、蓄電池モジュール212は、通常の放電が継続される。したがって、蓄電池モジュール212は、蓄電池モジュール211によりも先に、時刻t4において、空容量電圧であるV8に到達する。これにより、放電が停止する。
放電が停止する際、蓄電池モジュール212の放電電圧はV8であり、蓄電池モジュール211の放電電圧は、V8よりも高いV9である。すなわち、制御器280は、蓄電池モジュール211よりも蓄電池モジュール212を低電圧にし、V9−V8=ΔV7の差を設けて、放電を停止させる。
図20は、図4に示された蓄電装置200の充電時の動作を示すフローチャートである。この例では、まず、制御器280が、蓄電池モジュール211、212、213の充電を開始する(S301)。
そして、制御器280は、検知器231、232、233などを介して、蓄電池モジュール211、212、213の各蓄電池ブロックの充電電圧を測定する(S302)。そして、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれにおいて、最も充電電圧が高い蓄電池ブロックの充電電圧を取得する(S303)。
そして、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれにおいて、最も高い充電電圧が調整領域内であるか否かを判定する(S304)。そして、最も高い充電電圧が調整領域内でなければ(S304でNo)、制御器280は、充電電圧の測定(S302)から処理を繰り返す。
最も高い充電電圧が調整領域内であれば(S304でYes)、制御器280は、将来の劣化度を予測するため、蓄電池モジュール211、212、213の情報を取得する(S305)。蓄電池モジュール211、212、213の情報は、例えば、現時点及びそれ以前の複数の時点または期間における各蓄電池ブロックの温度、電圧および電流等を示す情報である。
そして、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213の情報に基づいて、蓄電池モジュール211、212、213の将来の劣化度を予測する。そして、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213の間で、予測劣化度の差が大きいか否かを判定する(S306)。
具体的には、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれにおいて、最も劣化すると予測された蓄電池ブロックの予測劣化度(予測最大劣化度)を取得する。そして、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213から得られる複数の予測劣化度について、相互間の差が所定値よりも大きいか否かを判定する。制御器280は、相互間の劣化度に大きな差が将来発生する否かを予測することにより、予測劣化度の差が大きいか否かを判定してもよい。
制御器280は、予測劣化度の差が大きくなければ(S306でNo)、通常通り、充電を継続する。一方、制御器280は、予測劣化度の差が大きければ(S306でYes)、調整対象の蓄電池モジュールを決定する(S307)。
そして、制御器280は、調整電流量を決定する(S308)。例えば、制御器280は、予測劣化度が大きいほど、バイパスする電流量を大きくする。そして、制御器280は、調整器261、262、263を駆動し、決定された調整電流量の電流が流れるように、調整器261、262、263を制御する(S309)。
ここで、蓄電池モジュール211、212、213のうち予測劣化度の最も大きい蓄電池モジュールが満充電に到達しないように、調整電流量が決定され、決定された調整電流量の電流が流れるように、調整器261、262、263が制御される。ここで、予測劣化度の最も大きい蓄電池モジュールは、蓄電池モジュール211、212、213のうち、最も劣化すると予測された蓄電池ブロックを含む蓄電池モジュールである。
そして、制御器280は、検知器231、232、233などを介して、蓄電池モジュール211、212、213のうちの1つが満充電に到達したか否かを判定する(S310)。そして、蓄電池モジュール211、212、213のうちの1つが満充電に到達するまで、制御器280は、充電を継続する。蓄電池モジュール211、212、213のうちの1つが満充電に到達したとき、制御器280は、充電を終了する(S311)。
例えば、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213のうち最も予測劣化度の小さい蓄電池モジュールが先に満充電に到達するように、調整器261、262、263を流れる電流量を調整する。なお、ここで、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれの予測劣化度は、その蓄電池モジュールにおいて最も劣化すると予測された蓄電池ブロックの予測劣化度に対応する。
図21は、図4に示された蓄電装置200の放電時の動作を示すフローチャートである。この例では、まず、制御器280が、蓄電池モジュール211、212、213の放電を開始する(S401)。
そして、制御器280は、検知器231、232、233などを介して、蓄電池モジュール211、212、213の各蓄電池ブロックの放電電圧を測定する(S402)。そして、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれにおいて、最も放電電圧が低い蓄電池ブロックの放電電圧を取得する(S403)。
そして、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれにおいて、最も低い放電電圧が調整領域内であるか否かを判定する(S404)。そして、最も低い放電電圧が調整領域内でなければ(S404でNo)、制御器280は、放電電圧の測定(S402)から処理を繰り返す。
最も低い放電電圧が調整領域内であれば(S404でYes)、制御器280は、将来の劣化度を予測するため、蓄電池モジュール211、212、213の情報を取得する(S405)。蓄電池モジュール211、212、213の情報は、例えば、現時点及びそれ以前の過去の複数の時点または期間における各蓄電池ブロックの温度、電圧および電流等を示す情報である。
そして、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213の情報に基づいて、蓄電池モジュール211、212、213の将来の劣化度を予測する。そして、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213の間で、予測劣化度の差が大きいか否かを判定する(S406)。
具体的には、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれにおいて、最も劣化すると予測された蓄電池ブロックの予測劣化度を取得する。そして、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213から得られる複数の予測劣化度について、相互間の差が所定値よりも大きいか否かを判定する。制御器280は、相互間の劣化度に大きな差が将来発生する否かを予測することにより、予測劣化度の差が大きいか否かを判定してもよい。
制御器280は、予測劣化度の差が大きくなければ(S406でNo)、通常通り、放電を継続する。一方、制御器280は、予測劣化度の差が大きければ(S406でYes)、調整対象の蓄電池モジュールを決定する(S407)。
そして、制御器280は、調整電流量を決定する(S408)。例えば、制御器280は、予測劣化度が大きいほど、バイパスする電流量を大きくする。そして、制御器280は、調整器261、262、263を駆動し、決定された調整電流量の電流が流れるように、調整器261、262、263を制御する(S409)。
ここで、蓄電池モジュール211、212、213のうち予測劣化度の最も大きい蓄電池モジュールが空容量に到達しないように、調整電流量が決定され、決定された調整電流量の電流が流れるように、調整器261、262、263が制御される。ここで、予測劣化度の最も大きい蓄電池モジュールは、蓄電池モジュール211、212、213のうち、最も劣化すると予測された蓄電池ブロックを含む蓄電池モジュールである。
そして、制御器280は、検知器231、232、233などを介して、蓄電池モジュール211、212、213のうちの1つが空容量に到達したか否かを判定する(S410)。そして、蓄電池モジュール211、212、213のうちの1つが空容量に到達するまで、制御器280は、放電を継続する。蓄電池モジュール211、212、213のうちの1つが空容量に到達したとき、制御器280は、放電を終了する(S411)。
例えば、制御器280は、蓄電池モジュール211、212、213のうち最も予測劣化度の小さい蓄電池モジュールが先に空容量に到達するように、調整器261、262、263を流れる電流量を調整する。なお、ここで、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれの予測劣化度は、その蓄電池モジュールにおいて最も劣化すると予測された蓄電池ブロックの予測劣化度に対応する。
図22は、図4および図11に示された蓄電池モジュール211の構成に関する他の例を示すブロック図である。具体的には、図11の例と比較して、図22の例では、調整器611〜617が追加されている。
また、図4では、蓄電池モジュール211、212、213に対して並列に調整器261、262、263が設けられているが、図22では、蓄電池ブロック411〜417に対して並列に調整器611〜617が設けられている。図4に示された調整器261、262、263に代えて、調整器611〜617が設けられてもよいし、図4に示された調整器261、262、263に加えて、調整器611〜617が設けられてもよい。
図22に示された蓄電池モジュール211は、実施の形態1の蓄電システム100に対応していてもよい。また、蓄電池ブロック411〜417は、実施の形態1の蓄電池ユニット121、122、123に対応していてもよい。調整器611〜617は、実施の形態1の調整器141、142、143に対応していてもよい。制御器241は、実施の形態1の制御器150に対応していてもよい。
また、蓄電池ブロック411〜417を通る経路が、実施の形態1の第1回路110に対応していてもよい。また、調整器611を通る経路、調整器612を通る経路、調整器613を通る経路、調整器614を通る経路、調整器615を通る経路、調整器616を通る経路、および、調整器617を通る経路が、実施の形態1の第2回路131、132、133に対応していてもよい。
例えば、蓄電池モジュール211の制御器241が、蓄電装置200の制御器280と同様に動作し、調整器611〜617が、蓄電装置200の調整器261、262、263と同様に動作する。これにより、蓄電池モジュール211、212、213の制御に代えて、あるいは、蓄電池モジュール211、212、213の制御に加えて、蓄電池ブロック411〜417が、蓄電池モジュール211、212、213と同様に制御される。
より具体的には、蓄電池ブロック411〜417のうち、蓄電池ブロック411〜417間の劣化度に差が生じていないときに、予測劣化度の小さい蓄電池ブロックが予測劣化度の大きい蓄電池ブロックよりも先に満充電電圧または空容量電圧に到達するように制御される。これにより、蓄電池ブロック411〜417において、予測劣化度の大きい蓄電池ブロックの劣化の進行が抑制され、局所的な劣化の進行が抑制される。
なお、蓄電池モジュール212、213は、図22に示された蓄電池モジュール211と同等の構成を備えてもよい。これにより、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれにおいて、劣化が局所的に進行することが抑制され、蓄電池モジュール211、212、213のそれぞれが長寿命化される。
図23は、図22に示された蓄電池モジュール211に含まれる調整器611の構成を示す模式図である。図23に示された調整器611は、抵抗器711、ダイオード712、および、スイッチ713を備える。これらは、図5に示された抵抗器311、ダイオード312、および、スイッチ313と同等の構成要素である。すなわち、調整器611は、調整器261と同等の構成を備えてもよい。
なお、図23に示された調整器611は、図5に示された調整器261と同等の構成を備えているが、調整器611は、図9に示された調整器261と同等の構成を備えてもよい。また、調整器612〜617も、調整器611と同等の構成を備えてもよい。
以下、図24〜25を用いて、蓄電池の劣化について説明する。なお、便宜上、説明において蓄電池を用いるが、蓄電池ブロック411〜417および蓄電池モジュール211、212、213の劣化も、蓄電池の劣化と同様である。
図24は、図11に示された蓄電池について経過時間と劣化度との関係を示す関係図である。図24に示された温度値は、蓄電池周辺の温度値に対応する。図24のように、時間の経過に伴って、蓄電池の劣化が進行する。また、温度が高いほど、劣化の進行は速い。
図25は、図11に示された蓄電池についてサイクル数と内部抵抗との関係等を示す関係図である。図25のように、充放電のサイクル数の増加に伴って、蓄電池の内部抵抗は上昇する。そして、充放電のサイクル数の増加に伴って、満充電容量に対応する蓄電池容量が減少する。すなわち、充放電のサイクル数の増加に伴って、劣化度が大きくなる。
図26は、図11に示された蓄電池についてサイクル数と充電電圧との関係を示す関係図である。図26に示された電圧値は、蓄電池の充電電圧値に対応する。図26のように、充放電のサイクル数の増加に伴って、蓄電池の劣化は進行する。また、充電電圧が高いほど、劣化の進行は速い。なお、放電では、放電電圧が低いほど、劣化の進行が速い。
図24に示されているように、例えば、複数の蓄電池の性能が均一であるとき、複数の蓄電池における温度のばらつきによって劣化度にばらつきが発生する。そして、劣化度が大きくなることで、内部抵抗が上昇し、充電電圧が高くなる。
そのため、調整が行われないと、劣化度の大きい蓄電池が、劣化度の小さい蓄電池よりも先に満充電に到達する。そして、劣化度の大きい蓄電池では、劣化度の小さい蓄電池よりも、充電電圧が高い状態で充電が行われる。劣化度の大きい蓄電池では、この充電電圧によって、さらに、劣化が進行する。
一方、劣化度の小さい蓄電池では、充電電圧が低い状態で充電が終了する。したがって、劣化度の小さい蓄電池では、劣化が進行しにくい。そのため、調整が行われないと、劣化度の大きい蓄電池と、劣化度の小さい蓄電池との間において、劣化度の差が拡大する傾向がある。放電についても、充電と同様に調整が行われないと、劣化度の大きい蓄電池と、劣化度の小さい蓄電池との間において、劣化度の差が拡大する傾向がある。
本実施の形態では、蓄電池間の劣化度に差が生じていないとき、予測劣化度の大きい蓄電池の充電電圧が低くなるように制御される。また、蓄電池間の劣化度に差が生じていないとき、予測劣化度の大きい蓄電池の放電電圧が高くなるように制御される。また、予測劣化度の大きい蓄電池に対して、充放電のサイクル数の増加が抑制される。したがって、予測劣化度の大きい蓄電池に対して、劣化の進行が抑制される。
図27は、図11に示された蓄電池について充電状態と温度と劣化係数との関係を示す関係図である。なお、図27における充電状態は、SOC(State Of Charge)とも呼ばれ、満充電容量に対する残容量の割合を示す。また、図27における温度は、蓄電池の温度に対応する。また、図27における劣化係数は、劣化の進行速度に対応する。具体的には、劣化係数が大きいほど、劣化が進行しやすく、劣化の進行が速い。
図27のように、充電状態が高いほど、劣化が進行しやすい。また、温度が高いほど、劣化が進行しやすい。例えば、本実施の形態における蓄電装置200は、蓄電池間の劣化度に差が生じていないとき、蓄電池の温度が所定の温度以上になる前に、調整器261、262、263によって、充電状態を低下させて、劣化の進行を抑制することができる。
上記の説明の通り、本実施の形態における蓄電装置200は、調整器261、262、263を用いて、蓄電池モジュール211、212、213の充放電を適切に制御することができる。そして、蓄電装置200は、蓄電池モジュール211、212、213を全体として長寿命化することができる。
なお、調整器261、262、263を流れる電流量は、予測劣化度の大きさに対応する。したがって、蓄電装置200は、調整器261、262、263を流れる電流量に従って、蓄電池モジュール211、212、213の入れ替えを促す通知を行ってもよい。通知は、通信によって行われてもよし、蓄電装置200が備える画面等に出力されてもよい。
例えば、調整器261を流れる電流量と、調整器262を流れる電流量との差が所定値以上であれば、蓄電池モジュール211の予測劣化度と、蓄電池モジュール212の予測劣化度との差が大きいと推定される。したがって、このとき、蓄電装置200は、蓄電池モジュール211と蓄電池モジュール212との入れ替えを促す通知を行ってもよい。
蓄電池モジュール211と蓄電池モジュール212とが入れ替えられることにより、配置に基づく劣化の進行度合いが均一化される。したがって、蓄電池モジュール211、212、213において、局所的な劣化の進行が抑制され、蓄電池モジュール211、212、213が全体として長寿命化される。
また、蓄電装置200は、図8のように、予測劣化度が小さいほど大きい調整電流量が流れる構成において、定期的に予測劣化度を確認し、最大の予測劣化度に対する差に従って調整電流量を変更してもよい。例えば、蓄電池モジュール間の劣化度に差が生じておらず、蓄電池モジュール211が最も劣化すると予測されるとき、蓄電装置200は、蓄電池モジュール211の予測劣化度と、蓄電池モジュール212の予測劣化度との差に従って、調整器262における調整電流量を変更してもよい。
また、蓄電装置200は、蓄電池モジュール211、212、213の廃棄時に、調整器261、262、263を通る第2回路を用いて、蓄電池モジュール211、212、213の全てが空容量に到達するまで、放電を行ってもよい。このときの放電電力は、調整器261、262、263において消費されてもよい。これにより、蓄電池モジュール211、212、213の適切な処分が可能である。
同様に、蓄電装置200は、蓄電池モジュール211の廃棄時に、調整器611〜617を通る第2回路を用いて、蓄電池ブロック411〜417の全てが空容量に到達するまで、放電を行ってもよい。これにより、蓄電池モジュール211の適切な処分が可能である。
また、蓄電装置200は、充電状態が所定値よりも高く、温度が所定値よりも高いとき、調整器261、262、263を通る第2回路を用いて、蓄電池モジュール211、212、213の放電を行ってもよい。このときの放電電力は、調整器261、262、263において消費されてもよい。これにより、充電状態が低くなり、劣化の進行が抑制される。
蓄電装置200は、検知器231、232、233によって、自動的に、高い充電状態、および、高い温度を検知し、放電を行ってもよいし、外部からの指示に従って、放電を行ってもよい。この動作についても、調整器611〜617を用いて、蓄電池ブロック411〜417に対して適用することが可能である。
以上のように、本開示の蓄電システム等によって、適切に複数の蓄電池ユニットが制御される。
なお、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行器が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記実施の形態の蓄電システムなどを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
すなわち、このプログラムは、コンピュータに、直列に接続された複数の蓄電池ユニットの充電時に、前記複数の蓄電池ユニットの夫々に対して並列に接続された回路に流れる電流量を調整し、前記複数の蓄電池ユニットのうちの第1の蓄電池ユニットを前記複数の蓄電池ユニットのうち前記第1の蓄電池ユニットよりも劣化度が大きくなると予測される第2の蓄電池ユニットよりも高電圧にするステップ(a)と、前記第1の蓄電池ユニットが前記第2の蓄電池ユニットよりも高電圧である状態で前記複数の蓄電池ユニットの充電を停止させるステップ(b)とを備える第1の制御、及び前記複数の蓄電池ユニットの放電時に、前記複数の蓄電池ユニットの夫々に対して並列に接続された回路に流れる電流量を調整し、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも低電圧にするステップ(c)と、前記第1の蓄電池ユニットが前記第2の蓄電池ユニットよりも低電圧である状態で前記複数の蓄電池ユニットの放電を停止させるステップ(d)とを備える第2の制御の少なくとも一方を実行する、蓄電システムの制御方法を実行させる。
また、上記実施の形態において、各構成要素は、回路でもよい。複数の構成要素が、全体として1つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路を構成してもよい。また、回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。
以上、一つまたは複数の態様に係る蓄電システムについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、及び異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
例えば、上記実施の形態において、特定の構成要素が実行する処理を特定の構成要素の代わりに別の構成要素が実行してもよい。また、複数の処理の順序が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。
本開示は、複数の蓄電池ユニットを制御する蓄電システムに利用可能であり、電源装置、および、電源装置を備える電気機器等に適用可能である。
100 蓄電システム
101、102、511、512、513、514 端子
103、104、105、106、107、108 分岐点
110 第1回路
121、122、123 蓄電池ユニット
131、132、133 第2回路
141、142、143、261、262、263、611、612、613、614、615、616、617 調整器
150、241、242、243、280 制御器
200 蓄電装置
211、212、213 蓄電池モジュール
221、222、223 蓄電池モジュール本体
231、232、233 検知器
251、252、253、270 通信器
285 制御装置
290 電源
311、711 抵抗器
312、314、712 ダイオード
313、315、713 スイッチ
411、412、413、414、415、416、417 蓄電池ブロック
101、102、511、512、513、514 端子
103、104、105、106、107、108 分岐点
110 第1回路
121、122、123 蓄電池ユニット
131、132、133 第2回路
141、142、143、261、262、263、611、612、613、614、615、616、617 調整器
150、241、242、243、280 制御器
200 蓄電装置
211、212、213 蓄電池モジュール
221、222、223 蓄電池モジュール本体
231、232、233 検知器
251、252、253、270 通信器
285 制御装置
290 電源
311、711 抵抗器
312、314、712 ダイオード
313、315、713 スイッチ
411、412、413、414、415、416、417 蓄電池ブロック
Claims (17)
- 複数の蓄電池ユニットを直列に接続する第1回路と、
前記複数の蓄電池ユニットの夫々について、当該蓄電池ユニットに対して並列に接続された第2回路と、
前記第2回路に流れる電流量を調整する調整器と、
前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの充電に際して、前記調整器を制御して、前記第2回路を流れる電流量を調整し、前記複数の蓄電池ユニットのうちの第1の蓄電池ユニットを前記複数の蓄電池ユニットのうち前記第1の蓄電池ユニットよりも劣化度が大きくなると予測される第2の蓄電池ユニットよりも高電圧にし、充電を停止させる第1の制御、
及び
前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの放電に際して、前記調整器を制御して、前記第2回路を流れる電流量を調整し、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも低電圧にし、放電を停止させる第2の制御
の少なくとも一方を実行する制御器とを備える、
蓄電システム。 - 前記第2回路は、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの充電に際して、前記第2回路が並列に接続された前記蓄電池ユニットをバイパスする電流が流れる回路であり、
前記制御器は、前記第1の制御において、前記調整器を制御して、前記第1の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流を前記第2の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流よりも小さくして、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも高電圧にし、充電を停止させる、
請求項1記載の蓄電システム。 - 前記第2回路は、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの充電に際して、前記第2回路が並列に接続された前記蓄電池ユニットの放電電流が流れる回路であり、
前記制御器は、前記第1の制御において、前記調整器を制御して、前記第1の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流を前記第2の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流よりも小さくして、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも高電圧にし、充電を停止させる、
請求項1記載の蓄電システム。 - 前記制御器は、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの充電の開始前及び充電の中断時の少なくとも一方において、前記調整器を制御して、前記第1の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流を前記第2の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流よりも小さくして、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも高電圧にする、
請求項3記載の蓄電システム。 - 前記第2回路は、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの放電に際して、前記第2回路が並列に接続された前記蓄電池ユニットをバイパスする電流が流れる回路であり、
前記制御器は、前記第2の制御において、前記調整器を制御して、前記第1の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流を前記第2の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流よりも小さくして、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも低電圧にし、放電を停止させる、
請求項1記載の蓄電システム。 - 前記第2回路は、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの放電に際して、前記第2回路が並列に接続された前記蓄電池ユニットの放電電流が流れる回路であり、
前記制御器は、前記第2の制御において、前記調整器を制御して、前記第1の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流を前記第2の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流よりも大きくして、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも低電圧にし、放電を停止させる、
請求項1記載の蓄電システム。 - 前記制御器は、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの放電の開始前及び放電の中断時の少なくとも一方において、前記調整器を制御して、前記第1の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流を前記第2の蓄電池ユニットに対して並列に接続された前記第2回路に流れる電流よりも大きくして、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも高電圧にする、
請求項6記載の蓄電システム。 - 前記制御器は、前記第1の制御において、前記第1の蓄電池ユニットの電圧を充電終止電圧にし、前記第2の蓄電池ユニットの電圧を充電終止電圧よりも低い電圧にして、充電を停止させる、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の蓄電システム。 - 前記制御器は、前記第2の制御において、前記第1の蓄電池ユニットの電圧を放電終止電圧にし、前記第2の蓄電池ユニットの電圧を放電終止電圧よりも高い電圧にして、放電を停止させる、
請求項1および5〜7のいずれか1項に記載の蓄電システム。 - 前記制御器は、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの充電に際して、前記第1の制御を実行せず、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの充電を実行し、その後、前記第1の制御を実行する、
請求項1〜4および8のいずれか1項に記載の蓄電システム。 - 前記制御器は、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの放電に際して、前記第2の制御を実行せず、前記第1回路を介した前記複数の蓄電池ユニットの放電を実行し、その後、前記第2の制御を実行する、
請求項1、5〜7および9のいずれか1項に記載の蓄電システム。 - 前記第1の蓄電池ユニットは、前記複数の蓄電池ユニットのうち最も劣化度が小さくなると予測される蓄電池ユニットである、
請求項1〜11のいずれか1項に記載の蓄電システム。 - 前記第2の蓄電池ユニットは、前記複数の蓄電池ユニットのうち最も劣化度が大きくなると予測される蓄電池ユニットである、
請求項1〜12のいずれか1項に記載の蓄電システム。 - 前記複数の蓄電池ユニットの夫々は、複数の蓄電池を含み、
前記第1の蓄電池ユニットは、前記複数の蓄電池ユニットの夫々において最も劣化度が大きくなると予測される蓄電池からなる群の中で、最も劣化度が小さくなると予測される蓄電池を含む蓄電池ユニットである、
請求項1〜11のいずれか1項に記載の蓄電システム。 - 前記複数の蓄電池ユニットの夫々は、複数の蓄電池を含み、
前記第2の蓄電池ユニットは、前記複数の蓄電池ユニットの夫々において最も劣化度が大きくなると予測される蓄電池からなる群の中で、最も劣化度が大きくなると予測される蓄電池を含む蓄電池ユニットである、
請求項1〜11および14のいずれか1項に記載の蓄電システム。 - さらに、前記複数の蓄電池ユニットの夫々の状態量を検知する検知器を備え、
前記制御器は、
前記調整器を制御して、前記第2回路に流れる電流を停止させ、
前記第2回路に流れる電流を停止させているときに前記検知器で検知された状態量から前記蓄電池ユニットの劣化度の進行を予測する、
請求項1〜15のいずれか1項に記載の蓄電システム。 - 直列に接続された複数の蓄電池ユニットの充電時に、前記複数の蓄電池ユニットの夫々に対して並列に接続された回路に流れる電流量を調整し、前記複数の蓄電池ユニットのうちの第1の蓄電池ユニットを前記複数の蓄電池ユニットのうち前記第1の蓄電池ユニットよりも劣化度が大きくなると予測される第2の蓄電池ユニットよりも高電圧にするステップ(a)と、前記第1の蓄電池ユニットが前記第2の蓄電池ユニットよりも高電圧である状態で前記複数の蓄電池ユニットの充電を停止させるステップ(b)とを備える第1の制御、
及び
前記複数の蓄電池ユニットの放電時に、前記複数の蓄電池ユニットの夫々に対して並列に接続された回路に流れる電流量を調整し、前記第1の蓄電池ユニットを前記第2の蓄電池ユニットよりも低電圧にするステップ(c)と、前記第1の蓄電池ユニットが前記第2の蓄電池ユニットよりも低電圧である状態で前記複数の蓄電池ユニットの放電を停止させるステップ(d)とを備える第2の制御
の少なくとも一方を実行する、
蓄電システムの制御方法。
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