JP2022505155A - 電力貯蔵システムの動作システム及び動作方法 - Google Patents

電力貯蔵システムの動作システム及び動作方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2022505155000001
電気エネルギー貯蔵システムの動作システム及び方法が記載される。システム及び方法は、電気エネルギー貯蔵セルスタックを導電体又はバスに結合する方法を含む。結合は、接触器を通る電流を減少させ、接触器の寿命を増加させるために行われる。
【選択図】図１

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、「電気エネルギー貯蔵システムの動作システム及び方法」と題する、２０１８年１０月１７日に出願された米国特許出願第１６／１６３，０２３号に対する優先権を主張する。上記出願の全内容は、全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
（分野）
本説明は、電気エネルギー貯蔵システムの動作システム及び方法に関する。本方法及びシステムは、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックを含む電力システムに特に有用であり得る。
（背景と概要）
電気エネルギー貯蔵システムは、直列及び並列に配置された電気エネルギー貯蔵セル（例えば、電池セル）を含み得る。直列に配置された電気エネルギー貯蔵セルは、電気エネルギー貯蔵システムの電位を上昇させる。並列に配置された電気エネルギー貯蔵セルは、電気エネルギー貯蔵システムの電力出力容量を増加させる。１つの電気エネルギー貯蔵セルスタックの電気エネルギー貯蔵セルは、電気エネルギー貯蔵セルを含む上記１つの電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧が、電気エネルギー貯蔵システム内の他の電気エネルギー貯蔵セルスタックのレベルよりも低いか、又は高いレベル（例えば、電圧）に充電され得る。電気エネルギー貯蔵セルスタック間における貯蔵された電荷の差により、より高く充電された電気エネルギー貯蔵セルスタックから、より低い充電レベルを有する電気エネルギー貯蔵セルスタックへ、より多くの電流が流れ得る。これにより、電気エネルギー貯蔵システム内において、劣化の可能性が増大し得る。したがって、電気エネルギー貯蔵システム内での劣化の可能性を低減し得るように、異なる電気エネルギー貯蔵セルスタックの電気エネルギー貯蔵セルを結合する方法を提供することが望ましい場合がある。
本発明者らは、上記の問題を認識し、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックを電気エネルギー貯蔵システム内の電力導体に選択的に結合する複数の接触器を、前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々の個々の電圧に応じてコントローラを介して順次閉じることを含む、電気エネルギー貯蔵システムの動作方法を開発した。
複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックを電気エネルギー貯蔵システム内の電力導体に選択的に結合することができる複数の接触器を、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々の個々の電圧に応じて順次閉じることによって、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタック間の電流の流れを低減するという技術的結果を提供することができる。一例では、接触器は、複数の電気エネルギーセルスタックを含むシステム内の１つの電気エネルギー貯蔵セルスタックに関連するか、又はその一部であり得る。電気エネルギーセルスタックに関連する又は含まれる接触器は、開放状態から順々に閉じられてもよい。この順序は、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックのうち最も低い電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックに関連する又はその一部である第１の接触器を閉じることによって開始してもよい。その後すぐに、複数の電気エネルギー貯蔵セルのうち２番目に低い電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルに関連する又はその一部である第２の接触器が閉じられ、その結果２つの電気エネルギー貯蔵セルスタックが結合されてもよい。最も電圧が低い電気エネルギー貯蔵セルスタックを２番目に電圧が低い電気エネルギー貯蔵セルスタックに結合することにより、最も電圧が低い電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧を上昇させることができ、最も電圧が高い電気エネルギー貯蔵セルスタックが最も電圧が低い電気エネルギー貯蔵セルスタックに結合される場合と比べて、最も電圧が低い電気エネルギー貯蔵セルスタックへの電流の流れを減少させることができる。したがって、電気エネルギー貯蔵システム内の電流の流れを減少させることができ、それによって電気エネルギー貯蔵システム内の構成要素のライフサイクルを増加させることができる。
本説明は、いくつかの利点を提供し得る。特に、この手法は電力システムの構成要素が劣化する可能性を低減できる。さらに、この手法は、電気エネルギー貯蔵セルスタック間に特有の機能を有する電流制限デバイスを含まずに用いることができる。さらに、この手法は、様々な異なるタイプの電気エネルギー貯蔵セルスタックに適用することができる。
上述の利点及び他の利点と、本説明の特徴とは、単独で又は添付の図面と関連付けて、以下の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。
上記の要約は、詳細な説明でさらに説明される概念の抜粋を簡略化した形で紹介するために提供されることを理解されたい。それは請求項に記載された主題の主要な又は本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、その範囲は、詳細な説明に続く請求項によって独自に定義される。さらに、請求項に記載された主題は、上記又は本開示のいずれかの部分に記載されたいずれかの欠点を解決する実装には限定されない。
本明細書に記載される利点は、単独で又は図面を参照して、本明細書で詳細な説明と称される実施形態の例を読むことによってより完全に理解されるであろう。
図１は、電力貯蔵及び供給システムの単一セルを示す概略図である。 図２は、図１に示すタイプの複数の電力セルを含む電力システムの概略図である。 図３は、複数の電気エネルギー貯蔵セルを電気的に結合するプロセス中の電気エネルギー貯蔵セルの電圧レベルのいくつかのプロットを示す。 図４は、複数の電気エネルギー貯蔵セルを並列に電気的に結合するための第２の例示的なシーケンスを示す。 図５は、電力貯蔵システムの動作方法を示す。
（詳細な説明）
本説明は、図１に示す電気エネルギー貯蔵システム（例えば、直流（ＤＣ）電源）の動作に関する。電気エネルギー貯蔵システムは、太陽電池セル、水力、風力、又は化学エネルギーを介して生成される電気エネルギーを貯蔵できる。電気エネルギー貯蔵システムは、変換プロセスの後に交流ＡＣとして分配され得るＤＣ電力を出力してもよい。電気エネルギー貯蔵システムは、図１及び図２に示すような鉄フロー装置を含むことができる。電気エネルギー貯蔵システムは、図２に示すように、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックを並列に組み合わせることができる。電気エネルギー貯蔵システムは、図５の方法に従って、図３及び図４に示すように動作できる。電気エネルギー貯蔵システムの動作方法を図５に示す。
図１を参照すると、全鉄レドックスフロー電池（ＩＦＢ）セルの例が示されている。ＩＦＢセル１７５は、電気エネルギー貯蔵セルである。ＩＦＢセルには、メッキ電解質タンク１００に貯蔵されるメッキ電解質１６０（例えば、ＦｅＣＬ２）が供給される。ＩＦＢはまた、レドックス電解質タンク１０１に貯蔵されるレドックス電解質１６１を含むことができる。めっき電解質及びレドックス電解質は、ＦｅＣｌ２又はＦｅＣｌ３のように、水に溶解した適切な塩であってもよい。めっき電解質及び酸化還元電解質の両方が、異なるモル濃度の同じ塩を使用してもよく、ＩＦＢの特徴は、異なる反応性化合物を含む電池では利用できない。タンク１００は、負反応器１２２と流体連通していてもよい。タンク１０１は、正反応器１２４と流体連通していてもよい。タンク１００及び負反応器１２２内の電解質は、タンク１０１及び正反応器１２４内の電解質から流体的に分離されている。負反応器と正反応器及びそれらのそれぞれの電解質を分離するのはバリア１２０である。上記バリアは、電解質のクロスオーバーを防止し、イオン伝導性を提供するためにめっき電解質とレドックス電解質との間に配置された、イオン交換膜又は微多孔性膜などの膜バリアとして具現化されることができる。
センサ１０２及び１０４は、ｐＨを含む、電解質の化学的特性を決定するために使用することができ、光学センサとして具現化されることができる。プローブ１２６及び１２８が、電解質の化学的特性（後述する）を決定するために追加的に又は代替的に使用されてもよい。他の例では、めっき電解質プローブ、めっき電解質センサ、レドックス電解質プローブ、レドックス電解質センサ、又はそれらのいくつかの組み合わせを有してもよい。プローブはまた、負反応器１２２及び正反応器１２４内のＩＦＢの反応部分内に配置されてもよい。酸添加剤は、追加タンク１０６及び１０８に貯蔵され得る。これらは異なる添加剤を含み、異なるルーチンによって制御され得る。他の例では、ＩＦＢはまた、正側添加剤又は負側添加剤のいずれかを有してもよく、両方を有していなくてもよい。正側添加剤は、正添加剤ポンプ１１２によって正反応器１２４内へ加速され、負添加剤は、負添加剤ポンプ１１０によって負反応器１２２内へ加速され得る。あるいは、電解質添加剤は、タンク１００及び１０１内にポンプで注入されてもよい。ポンプ１１０及び１１２は、ポンプに通信可能に連結された制御システム１５０を介して作動させることができる。上記制御システムは、プローブ１２６、プローブ１２８、センサ１０２、センサ１０４、又はそれらの任意の組み合わせに応答することができる。電解質は、ポンプ１３１により、負反応器１２２に注入され又は汲みだされてもよい。電解質は、ポンプ１３０により、正反応器１２４に注入され又は汲みだされてもよい。ＩＦＢは、負極１１４と正極１１６とを含む。
制御システム１５０は、入出力１５４（例えば、デジタル入力、デジタル出力、アナログ入力、アナログ出力、パルス幅出力など）、中央処理装置１５２、ランダムアクセスメモリ１５５、及び読み出し専用（例えば、非一次的メモリ）１５６を含み得る。コントローラ１５０は、図１及び図２に示す各種センサからの信号を受信する。コントローラ１５０は、図１及び図２に示すアクチュエータを使用して、受信信号及びコントローラ１５０のメモリに記憶された命令に基づいて、電気エネルギー貯蔵システムの動作を調整する。例えば、コントローラ１５０は、センサ１２６の出力に応じてポンプ１３０の速度を調整することができる。
制御システム１５０は、タンク１９９内の脱イオン水１９８を正反応器１２２及び負反応器１２４に入れるために、弁を選択的に作動及び停止させることもできる。一例では、コントローラ１５０は、弁１９７を開放し、電気エネルギー貯蔵セルのフラッシングプロセス中に、脱イオン水を正及び負の反応器１２２及び１２４に流入させることができる。
ここで図２を参照すると、複数のＩＦＢセル１７５ａ～１７５ｘ及びコントローラ１５０を含む電力システムの概略ブロック図が示されている。コントローラ１５０は、センサ２１０を介して電気エネルギー貯蔵セルスタック２０１～２０４の電圧レベル及び電流を読み取ることができる。コントローラ１５０は、また接触器２２０～２２３、主接触器２７７、及び充電器２７７を選択的に動作させることができる。コントローラ１５０は、表示パネル、遠隔装置、押しボタンパネル、又は他の公知のインターフェースであり得るヒューマン／マシンインターフェース２９０からの入力を受けることができ、出力を与えることができる。
ＩＦＢセル１７５ａ～１７５ｘは、図１に示すセル１７５と同一である。文字指定は、個々の電気エネルギー貯蔵セルを識別するためだけに設けられている。ＩＦＢセル１７５ａ～１７５ｆは、第１セルスタック２０１に配置される。ＩＦＢセル１７５ｇ～１７５ｌは、第２セルスタック２０２に配置される。ＩＦＢセル１７５ｍ～１７５ｒは、第３セルスタック２０３に配置される。ＩＦＢセル１７５ｓ～１７５ｘは、第４セルスタック２０４に配置される。図２は、電気エネルギー貯蔵システム２００内の４つのセルスタックを示しているが、電気エネルギー貯蔵システム２００は、４つの電気エネルギー貯蔵セルスタックに限定されない。むしろ、電気エネルギー貯蔵システム２００は、Ｎを整数として１からＮ個の電気エネルギー貯蔵セルスタックを含むことができる。さらに、図２に示す各電気エネルギー貯蔵セルスタックは、６つの電気エネルギー貯蔵セル（例えば、１７５ａ～１７５ｆ）を含む。しかしながら、電気エネルギー貯蔵システム２００は、各電気エネルギー貯蔵セルスタック内に６つの電気エネルギー貯蔵セルが存在する場合に限定されない。むしろ、電気エネルギー貯蔵システム２００は、Ｍを整数として電気エネルギー貯蔵セルスタック内に１からＭ個の電気エネルギー貯蔵セルを含むことができる。各電気エネルギー貯蔵セル１７５ａ～１７５ｘは、正極側１１６と負極側１１４とを含む。
各電気エネルギー貯蔵セルスタック２０１～２０４は、電力導体又はバス２６０に電気エネルギー貯蔵セルスタック２０１～２０４を選択的に１つ１つ結合及び分離する接触器２２０～２２３を含む。接触器２２０は、電力導体２６０に直接結合された第１の側２２０ａと、電気エネルギー貯蔵セルスタック２０１に直接結合された第２の側２２０ｂとを含む。同様に、接触器２２１～２２３は、電力導体２６０に直接結合された第１の側２２１ａ～２２３ａと、電気エネルギー貯蔵セルスタック２０２～２０４に直接結合された第２の側２２１ｂ～２２３ｂとを含む。接触器２２０～２２３は、電気エネルギー貯蔵システム２００が停止されたときに、開いて（例えば、接触器に電流が流れないようにする）いてもよい。さらに、電気エネルギー貯蔵セル１７５ａ～１７５ｘのうちの１つ以上が脱イオン水でフラッシュされるときに、選択された電気エネルギー貯蔵セルスタック２０１～２０４を電力導体２６０から選択的に電気的に絶縁するために、接触器２２０～２２３は、１つ１つ開けたり閉めたり（例えば、接触器を流れる電流を許容する）されてもよい。接触器２２０～２２３は、コントローラ１５０を介して選択的に開閉可能である。
充電器２７７は、コントローラ１５０によって命令されたとき、電力導体２６０に電荷を供給できる。電力導体２６０は、接触器２２０～２２３が閉じられたときに、電荷を電気エネルギー貯蔵セルスタック２０１～２０４に分配することができる。さらに、充電器２７７は、個々の電気エネルギー貯蔵セルスタック２０１～２０４に個別に電荷を供給できる。例えば、充電器２７７は、接触器２２０が閉じられ、接触器２２１～２２３が開いているとき、電気エネルギー貯蔵セルスタック２０１のみを充電できる。電気エネルギーセルスタックを個別に充電する別の例では、充電器２７７は、接触器２２０及び２２３が閉じられ、接触器２２１及び２２２が開いているとき、電気エネルギー貯蔵セルスタック２０１及び２０４のみを充電できる。充電器２７７は、コントローラ１５０を介して、電荷を供給するために選択的に作動されることができ、電荷の供給を停止するために選択的に停止されることができる。充電器２７７はまた、電力導体２６０及び電力導体２６０に電気的に結合された電気エネルギー貯蔵セルスタックが、コントローラ１５０によって要求される充電又は電圧レベルになるまで、電荷を供給するように命令され得る。
電気エネルギー貯蔵システム２００はまた、コントローラ１５０を介して開閉可能な主接触器２７７を含む。主接触器２７７を閉じて、電力導体２６０を外部の電気エネルギー源（例えば、太陽電池セル、風力タービン、水力発電機など）２７９及び電気エネルギー需要家（例えば、家庭用設備、産業用モーター、車両推進源など）２７８に電気的に結合できる。主接触器２７７を開いて、ＩＦＢセルの電気エネルギー電力導体２６０を電気エネルギー源２７９及び電気エネルギー需要家２７８から電気的に絶縁できる。電気エネルギー源２７９及び電気エネルギー需要家２７８は、電気エネルギー貯蔵システム２００の外部にある。
したがって、図１及び図２のシステムは、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックであって、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々は、接触器を含み、接触器は、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックのうちの１つを電力システム内の電力導体に選択的に結合する、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックと、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々の接触器に電気的に結合されたコントローラと、を含む電力システムを提供する。電力システムは、さらに、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックを、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々の個々の電圧に応じて電気エネルギー貯蔵システム内の電力導体に順次結合するための、コントローラの非一時的メモリに記憶された実行可能な命令を含む。電力システムは、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々を、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々の電圧に応じて電気エネルギー貯蔵セルスタックの１つ以上のグループにグループ化するための、コントローラの非一時的メモリに記憶された実行可能な命令をさらに含む。
いくつかの例では、電力システムは、さらに、電気エネルギー貯蔵セルスタックの１以上のグループの各々を電気エネルギー貯蔵セルスタックの１を超えるグループに含まれる電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧に応じて電気エネルギー貯蔵システム内の電力導体に順次結合させる追加の命令を含む。電力システムは、電力導体に結合された充電器をさらに備える。電力システムは、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックのうちの１つ以上を充電するための、コントローラの非一時的メモリに記憶された実行可能な命令をさらに含む。
次に図３を参照すると、図５の方法による電気エネルギー貯蔵システムを動作させるための予言的な例が示されている。図３は、電気エネルギー貯蔵システムが動作するシーケンス中の電気エネルギー貯蔵システムの動作状態を示す５つのプロットを含んでいる。５つのプロットの各々は、他の４つのプロットの各々に示されるのと同じ動作状態での一時的な動作状態を示す。そこで、簡潔にするために、図３の上から１番目のプロットを詳細に説明し、その後、１番目のプロットと残りのプロットとの差のみを説明する。
図３の例では、閉じた接触器を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧は、開いた接触器と、開いた接触器を有する電気エネルギー貯蔵セルスタック中の最低電圧とを有する電気エネルギー貯蔵セルスタックの閾値電圧内にある。したがって、第１の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が閉じられてから、第２の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が閉じられるまでの間の時間に、閉じた接触器を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックは充電されない。このような条件の間、接触器が閉じられるときの間に充電されないため、第１の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が閉じられたときと第２の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が閉じられたときとの間の時間がより短くなるように、第１の電気エネルギー貯蔵セルスタック及び第２の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は、より早く閉じられることができる。
図３の上から１番目のプロット３００は、電気エネルギー貯蔵セルスタックの番号に対する、電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧のプロットである。この例では、電気エネルギー貯蔵システムは、１～４の番号が付けられた、実際の総数が４つの電気エネルギー貯蔵セルスタックを含んでいる。電気エネルギー貯蔵システムのセルスタックは、図１及び図２に示すシステム内に配置される。もちろん、４つの電気エネルギーセルスタックを有するシステムは、図５の方法が適用される唯一の構成ではなく、本開示の範囲を限定するものと考えるべきではない。１番目のプロットは、電気エネルギー貯蔵セルスタックの全ての接触器、又は電気エネルギー貯蔵セルスタックに直接電気的に結合された全ての接触器が開放状態にある電気エネルギー貯蔵システムの電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（例えば、電気エネルギー貯蔵セルスタック内で最も高い電位電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルにおいて決定される）を示す。したがって、１番目のプロットは、電気エネルギー貯蔵セル１～４の開回路電圧を示す。縦軸は、電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧を表し、電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧は、縦軸矢印方向に増加する。横軸は、電気エネルギー貯蔵セルスタックの番号を示す。
各電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧レベルは、他の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧レベルとは異なる。特に、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックは、最も高い電圧３５１を有する。３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックは、次に高い電圧３５２を有し、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックは、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの次に高い電圧３５０を有する。４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックは、最も低い電圧３５３を有する。電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧の差は、個々の電気エネルギー貯蔵セルスタックの効率、及び／又は個々の電気エネルギー貯蔵セルスタックの損失に起因し得る。
図３の上から２番目のプロット３０２は、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が閉じられたときの、電気エネルギー貯蔵セルスタックの番号に対する電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧のプロットである。４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックが、４つの電気エネルギー貯蔵セルスタックの中で最も低い電圧を有するので、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が閉じられる。４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器を閉じることにより、１～３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧レベルは変化しない、なぜならば、接触器を閉じることにより、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックは電力導体又はバス２６０に電気的に結合され、他の電気エネルギー貯蔵セルスタックは電力導体又はバス２６０に結合されず、主接触器２７７は開いているからである。１～４番の電気エネルギー貯蔵セルスタック電圧レベルは、図３の上から１番目のプロットに示される、以前のレベルのままである。
図３の上から３番目のプロット３０４は、１番及び４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が閉じているときの、電気エネルギー貯蔵セルスタックの番号に対する電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧のプロットである。１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が閉じられた後に閉じられるが、これは、全ての電気エネルギー貯蔵セルスタックの全ての接触器が開いていたときに、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックが、４つの電気エネルギー貯蔵セルスタック内で次に低い電圧を有するためである。１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器を閉じると、４番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５３）が上昇し、１番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５０）が低下する。１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックから４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックに電荷が移動するので、４番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５３）は増加し、１番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５０）は減少する。１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックと４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックとの結合電圧により、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（３５０）が上昇し、その結果、２番の電気エネルギー貯蔵セルが最終的に４番の電気エネルギー貯蔵セルに電気的に結合されるとき、単純に２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックが４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックに結合される場合に比べて、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックに流れる電流を低減できる。したがって、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックに流れる電流のピーク量を低減できる。２番及び３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は開放されたままであるため、２番及び３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧レベルは変化しないままである。
図３の上から４番目のプロット３０６は、４番、１番、及び３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が閉じられたときの、電気エネルギー貯蔵セルスタックの番号に対する電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧のプロットである。３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が閉じられた後に閉じられる、なぜならば、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックは、全ての電気エネルギー貯蔵セルスタックの全ての接触器が開いていたときに、４つの電気エネルギー貯蔵セルスタックの中で次に低い電圧を有するからである。３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器を閉じると、４番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５３）及び１番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５０）が上昇し、３番の電気エネルギー貯蔵セル（３５２）の電圧が低下する。３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックから１番及び４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックに電荷が移動するため、４番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５３）及び１番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５０）は上昇し、３番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５２）は低下する。３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックと４番及び１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックとの結合電圧により、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（３５０）及び４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（３５３）が上昇し、その結果、２番の電気エネルギー貯蔵セルが最終的に４番の電気エネルギー貯蔵セルに電気的に結合されるとき、単純に２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックに４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックが結合される場合と比較して、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタック番号に流れる電流を低減できる。したがって、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックに流れる電流のピーク量をさらに低減できる。２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が開いたままであるため、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（３５１）のレベルは変化しないままである。
図３の上から５番目のプロット３０８は、４番、１番、３番、及び２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が閉じられたときの、電気エネルギー貯蔵セルスタック番号に対する電気エネルギー貯蔵セルスタック電圧のプロットである。３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が閉じられた後に、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が閉じられる、なぜならば、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックは、全ての電気エネルギー貯蔵セルスタックの全ての接触器が開放されたときに、４つの電気エネルギー貯蔵セルスタック内で最も高い電圧を有するからである。２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器を閉じると、４番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５３）、１番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５０）、及び３番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５２）が上昇し、２番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５２）が低下する。２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックから１番、３番及び４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックに電荷が移動するため、４番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５３）、１番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５０）、及び３番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５２）は上昇し、２番の電気エネルギー貯蔵セルの電圧（３５１）は低下する。２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックと、４番、１番、及び３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックとの結合電圧は、１～４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの全ての接触器が同時に閉じられた場合と比較して、４番及び１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックへの電流の流れが減少する方法で、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（３５０）、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（３５３）、及び３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（３５２）を上昇させる。その結果、接触器の劣化の可能性を低減できる。
このように、電圧レベルがより低い電気エネルギー貯蔵セルスタックの電位又は電圧を徐々に増加させることができるように、電気エネルギー貯蔵セルの接触器を順次１つずつ閉じてもよい。これにより、全ての電気エネルギーセルスタックの全ての接触器が同時に閉じられた状態と比較して、プロセスが開始されたときにより低い電圧であった電気エネルギー貯蔵セルスタックへのピーク電流の流れを減少させることができる。したがって、個々の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は、独立して、電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧に応じて制御され、より低い開回路電圧を示す電気エネルギー貯蔵セルスタックへの電流の流れが低減される。
ここで図４を参照すると、図５の方法による電気エネルギー貯蔵システムを動作させる第２の予言的な例が示されている。図４は、電気エネルギー貯蔵システムの動作シーケンス中の制御パラメータの１０個のプロットを示す。プロットは同時に生じており、プロットは時間配列されている。縦線ｔ０～ｔ６は、シーケンス内の重要な時間を示している。
図４の上から１番目のプロットは、電気エネルギー貯蔵システムの動作状態の時間に対するプロットである。縦軸は、電気エネルギー貯蔵システムの動作状態を表し、トレース４０２が縦軸矢印の近くでより高いレベルにあるとき、電気エネルギー貯蔵システムが起動される。電気エネルギー貯蔵システムは、トレース４０２が水平軸の近くでより低いレベルにあるとき、停止される。横軸は時間を表し、時間はプロットの左側からプロットの右側へ増加する。トレース４０２は、電気エネルギー貯蔵システムの動作状態を表す。
図４の上から２番目のプロットは、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（例えば、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの中で最も高い電位電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルにおいて求められる）の時間に対するプロットである。縦軸は、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧を表し、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧は、縦軸矢印の方向に増加する。横軸は時間を表し、時間はプロットの左側から右側へと増加する。トレース４０４は、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧を表す。
図４の上から３番目のプロットは、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックに属する又は関係する（例えば、電気エネルギー貯蔵セルスタックを電力導体又はバス２６０に選択的に結合する）接触器の動作状態の時間に対するプロットである。縦軸は、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの動作状態を表し、トレース４０６が縦軸矢印の近くの高いレベルにあるときに閉じられる。１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は、トレース４０６が水平軸の近くの低いレベルにあるときに開放される。横軸は時間を表しており、時間はプロットの左側からプロットの右側に向かって増加している。トレース４０６は、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器の動作状態を表す。
図４の上から４番目のプロットは、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（例えば、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの中で最も高い電位電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルにおいて求められる）の時間に対するプロットである。縦軸は、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧を表しており、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧は、縦軸矢印の方向に増加する。横軸は時間を表しており、時間はプロットの左側からプロットの右側に向かって増加している。トレース４０８は、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧を表している。
図４の上から５番目のプロットは、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックに属する又は関係する（例えば、電気エネルギー貯蔵セルスタックを電力導体又はバス２６０に選択的に結合する）接触器の動作状態の時間に対するプロットである。縦軸は、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器の動作状態を表し、トレース４１０が縦軸矢印の近くの高いレベルにあるとき、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は閉じられる。２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は、トレース４１０が水平軸の近くの低いレベルにあるときに開放される。横軸は時間を表しており、時間はプロットの左側からプロットの右側に向かって増加する。トレース４１０は、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器の動作状態を表す。
図４の上から６番目のプロットは、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（例えば、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの中で最も高い電位電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルにおいて決定される）の時間に対するプロットである。縦軸は、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧を表し、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧は、縦軸矢印の方向に増加する。横軸は時間を表し、時間はプロットの左側からプロットの右側に向かって増加する。トレース４１２は、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧を表す。
図４の上から７番目のプロットは、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックに属する又は関係する（例えば、電気エネルギー貯蔵セルスタックを電力導体又はバス２６０に選択的に結合する）接触器の動作状態の時間に対するプロットである。縦軸は３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器の動作状態を表し、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器はトレース４１４が縦軸矢印の近くの高いレベルにあるときに閉じられる。３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は、トレース４１４が水平軸の近くの低いレベルにあるときに開放される。横軸は時間を表し、時間はプロットの左側からプロットの右側に向かって増加する。トレース４１４は、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器の動作状態を表す。
図４の上から８番目のプロットは、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（例えば、電気エネルギー貯蔵セルスタック番号４の中で最も高い電位電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルにおいて決定される）の時間に対するプロットである。縦軸は４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧を表し、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧は縦軸矢印の方向に増加する。横軸は時間を表し、時間はプロットの左側からプロットの右側に向かって増加する。トレース４１６は、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧を表す。
図４の上から９番目のプロットは、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックに属する又は関係する（例えば、電気エネルギー貯蔵セルスタックを電力導体又はバス２６０に選択的に結合する）接触器の動作状態の時間に対するプロットである。縦軸は４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器の動作状態を表し、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は、トレース４１８が縦軸矢印の近くの高いレベルにあるときに閉じられる。４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は、トレース４１８が水平軸の近くの低いレベルにあるときに開放される。横軸は時間を表し、時間はプロットの左側からプロットの右側に向かって増加する。トレース４１８は、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器の動作状態を表す。
図４の上から１０番目のプロットは、電気エネルギー貯蔵システムの主接触器の動作状態の時間に対するプロットである。縦軸は、電気エネルギー貯蔵システムの主接触器の動作状態を表し、電気エネルギー貯蔵システムの主接触器は、トレース４２０が縦軸矢印の近くの高いレベルにあるときに閉じられる。電気エネルギー貯蔵システムの主接触器は、トレース４２０が水平軸の近くの低いレベルにあるときに開放される。横軸は時間を表し、時間はプロットの左側からプロットの右側に向かって増加する。トレース４２０は、電気エネルギー貯蔵システムの主接触器の動作状態を表す。
時刻ｔ０において電気エネルギー貯蔵システムはオフであり、全ての電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は開放され、それによって、電気エネルギー貯蔵セルスタックは電力導体又はバス２６０から電気的に絶縁される。３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（４１２）は、電気エネルギー貯蔵セルスタックの最低電圧である。４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（４１６）は、電気エネルギー貯蔵セルスタックの最高電圧である。主出力接触器は開放されており、電気エネルギー貯蔵システムは外部電源及び需要家から電気的に絶縁されている。
時刻ｔ１において電気エネルギー貯蔵システムが起動され、全ての電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器はまだ開いているが、その後すぐに、電気エネルギー貯蔵システムを介して電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器を閉じるための要求に応答し、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が閉じられる、なぜならば、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（４１２）が、電気エネルギー貯蔵セルスタックの最低電圧であるからである。３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器を閉じると、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックが、電力導体又はバス２６０に電気的に結合される。１番、２番、及び４番のエネルギー貯蔵セルスタックの接触器は、開放されたままである。エネルギー貯蔵セルスタックの電圧は変化せず、主接触器は開放状態のままである。この例では、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックは、その接触器が閉じられた後に充電されない、なぜならば、その電圧が、接触器が開放された、最低電圧の電気エネルギー貯蔵セルスタック（例えば、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタック）の閾値電圧内にあるためである。
時刻ｔ２において電気エネルギー貯蔵システムは起動されたままであり、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（４０４）は３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（４１２）の閾値電圧内であり、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は、電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器を閉じるための、電気エネルギー貯蔵システムの要求に応じて閉じられる。時間ｔ２の直後、電荷が１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックから３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックに移されるにつれ、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（４０４）は少量だけ減少し、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（４１２）は少量だけ増加する。今や、３番及び１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックは、電力導体又はバス２６０に電気的に結合されている。２番及び４番のエネルギー貯蔵セルスタックの接触器は、開放されたままである。２番及び４番のエネルギー貯蔵セルスタックの電圧は変化せず、主接触器は開放状態のままである。
時刻ｔ３において、３番及び１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックは、電力導体又はバス２６０に電気的に結合された充電器から充電され始める（例えば、電荷を受け取る）。３番及び１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックは充電される、なぜならば、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧及び４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧が、バス２６０の電圧（例えば、１番及び３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧）の閾値電圧内でないからである。２番及び４番のエネルギー貯蔵セルスタックの電圧は変化せず、主接触器は開放状態のままである。
時刻ｔ４において電気エネルギー貯蔵システムは起動されたままであり、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧は、１番及び３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧の閾値電圧内であり、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は、電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器を閉じるための、電気エネルギー貯蔵システムの要求に応じて閉じられる。時間ｔ４の直後、電荷が２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックから１番及び３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックに移るにつれて、２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（４０８）は少量だけ減少し、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（４０４）及び３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧（４１２）は少量だけ増加する。今や、２番、３番及び１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックは、電力導体又はバス２６０に電気的に結合されている。４番のエネルギー貯蔵セルスタックの接触器は開放されたままである。４番のエネルギー貯蔵セルスタックの電圧は変化せず、主接触器は開放状態のままである。
時刻ｔ４と時刻ｔ５との間で、１番、３番、及び２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックは、電力導体又はバス２６０に電気的に結合された充電器から充電され始める。４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧が導体又はバス２６０の電圧（例えば、１番、２番、及び３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧）の閾値電圧内にないため、１番、２番、及び３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックが充電される。４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧は変化せず、主接触器は開放状態のままである。
時刻ｔ５において電気エネルギー貯蔵システムは起動されたままであり、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧は、１番、２番、及び３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧の閾値電圧内にあり、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は、電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器を閉じるための、電気エネルギー貯蔵システムの要求に応じて閉じられる。時間ｔ５の直後、４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックから１番、３番、及び２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックに電荷が移るにつれて、電気エネルギー貯蔵セルスタック番号４の電圧（４１６）は少量だけ減少し、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタック番号の電圧（４０４）、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタック番号の電圧（４１４）、及び２番の電気エネルギー貯蔵セルスタック番号の電圧（４０８）は少量だけ増加する。全ての電気エネルギー貯蔵セルスタックは、電力導体又はバス２６０に電気的に結合されている。主接触器は開放状態のままであり、全ての電気エネルギー貯蔵セルスタックは充電器を介して充電される。
時間ｔ６において、全ての電気エネルギー貯蔵セルスタックの充電が所望の電圧の閾値電圧内にあるとき、主接触器は閉じられ、充電器は停止される。全ての電気エネルギー貯蔵セルスタックの全ての接触器は閉じられたままであり、外部電源が電気エネルギー貯蔵システム２００に電気エネルギーを供給することができ、又は外部電力需要家が電気エネルギー貯蔵システム２００から電気エネルギーを引き出すことができる。
このように、他の電気エネルギー貯蔵セルスタックの１つ以上の接触器が閉じたときに電気エネルギー貯蔵システム全体の電流を所望のレベル未満にすることができるように、電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器を閉じ、電気エネルギー貯蔵セルスタックを充電することができる。さらに、電気エネルギー貯蔵セルスタックの充電レベルの間に差がほとんどない場合、充電器を介して電気エネルギー貯蔵セルスタックに電荷を供給することなく、電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が閉じられ得る。
ここで図５を参照すると、図１及び図２に示すような電気エネルギーシステムを動作させる方法が示されている。図５の方法は、図１～図２のシステムの非一時メモリに記憶された実行可能な命令として含まれてもよい。さらに、図５の方法は、図１及び２のシステムと協働して動作し、データを受信し、アクチュエータを調整して図１及び２のシステムを制御することができる。
５０２において、方法５００は、電気エネルギー貯蔵システムの動作が要求されているかどうかを判定する。電気エネルギー貯蔵システムの動作は、ヒューマン／マシンインターフェース、コントローラ、又は他のソースへの入力を介して要求されてもよい。方法５００が電気エネルギー貯蔵システムの動作が要求されていると判定した場合、答えはイエスであり、方法５００は５０４に進む。そうでなければ、答えはノーであり、方法５００は５５０に進む。
５５０において、方法５００は、電力を節約するために電解質ポンプを停止する。電解質ポンプへの電力供給を停止することにより、電解質ポンプを停止してもよい。方法５００は、５５２に進む。
５５２において、方法５００は、電気エネルギー貯蔵システムを外部電源又は需要家から電気的に分離するため、１つ以上の主接触器又は出力接触器を開放する。さらに、方法５００は、電気エネルギー貯蔵セルスタックが互いに電気的に分離されるように、電気エネルギー貯蔵セルスタックの全ての接触器を開放する。方法５００は、終了に移る。
５０４において、方法５００は、電解質ポンプを起動して電気エネルギー貯蔵セルを動作させる。電解質ポンプに電力を供給することにより、電解質ポンプを動作させてもよい。方法５００は、５０６に進む。
５０６において、方法５００は、電気エネルギー貯蔵システムが、電気エネルギー貯蔵セルスタックに属する又は関係する（例えば、電気エネルギー貯蔵セルスタックを電力導体又はバス２６０に選択的に結合する）全ての接触器を閉じることを要求したかどうかを判定する。電気エネルギー貯蔵システムは、電気エネルギー貯蔵システムが起動された後、電気エネルギー貯蔵セルスタックに属する又は関係する全ての接触器を閉じるように要求することができる。方法５００が、電気エネルギー貯蔵システムが、電気エネルギー貯蔵セルスタックに属する又は関係する全ての接触器を閉じることを要求したと判断した場合、答えはイエスであり、方法５００は５０８に進む。そうでなければ、答えはノーであり、方法５００は５０２に戻る。このとき、電気エネルギー貯蔵システム内の複数の電気エネルギー貯蔵セルスタック内の各電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は開放されている。
５０８において、方法５００は、全ての電気エネルギーセルスタックの電圧を決定する。一例では、図１及び図２に示すコントローラ１５０は、各電気エネルギー貯蔵セルスタックにおける電気エネルギー貯蔵セルの最高電位（例えば、電圧）をサンプリングする。電気エネルギー貯蔵システム内の複数の電気エネルギー貯蔵セルスタック内の各電気エネルギー貯蔵セルスタックの全ての接触器が開放されている場合、電気エネルギー貯蔵セルスタックは互いに電気的に分離され、コントローラは各電気エネルギー貯蔵セルスタックの開回路電圧を受け取る。方法５００は、各電気エネルギー貯蔵セルスタックの各電圧をコントローラのメモリに記憶する。さらに、方法５００は、電気エネルギー貯蔵セルスタックに属する又は関係する、開放された接触器が存在する場合には、どの接触器が開放されているかを決定する。方法５００は、コントローラが接触器の開放又は閉鎖を指令したか否かを示す、コントローラのメモリに記憶された変数の値を介して、電気エネルギー貯蔵セルスタックに属する又は関係するどの接触器が開放されているかを判定してもよい。
方法５００は、電気エネルギー貯蔵システム内の電気エネルギー貯蔵セルスタックの番号又は位置、及び電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧によって、電気エネルギー貯蔵セルスタックのリストをコントローラのメモリ内に並べることができる。リストは、電気エネルギー貯蔵セルスタックを、最も低い電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックから最も高い電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックへと順序付けていてもよい。例えば、電気エネルギー貯蔵システムが、以下の電圧を有する４つの電気エネルギー貯蔵セルスタックを含む場合：１番の電気エネルギー貯蔵セルスタック（４ボルト）；２番の電気エネルギー貯蔵セルスタック（５ボルト）；３番の電気エネルギー貯蔵セルスタック（１．５ボルト）；４番の電気エネルギー貯蔵セルスタック（３ボルト）；、このとき方法５００は、セルスタックのリストを以下のように並べてもよい：３番の電気エネルギー貯蔵セルスタック；４番の電気エネルギー貯蔵セルスタック；１番の電気エネルギー貯蔵セルスタック；２番の電気エネルギー貯蔵セルスタック。このセルスタックの配置は、電気エネルギー貯蔵セルスタックに属する又は関係する接触器を動作させるための基礎となり得る。具体的には、リスト内の電気エネルギー貯蔵セルスタック番号の順序に従って、接触器を閉じることができる。このリストは、コントローラのメモリの領域に格納することができる。
別の例では、方法５００は、電気エネルギー貯蔵セルスタックのグループのリストを、電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧範囲によってコントローラのメモリ内に並べることができる。リストは、電気エネルギー貯蔵セルスタックのグループを、最も低い電圧範囲を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックのグループから最も高い電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックのグループへと順序付けていてもよい。例えば、電気エネルギー貯蔵システムが、以下の電圧を有する６つの電気エネルギー貯蔵セルスタックを含む場合：１番の電気エネルギー貯蔵セルスタック（４ボルト）；２番の電気エネルギー貯蔵セルスタック（５ボルト）；３番の電気エネルギー貯蔵セルスタック（１．５ボルト）；４番の電気エネルギー貯蔵セルスタック（３ボルト）、５番の電気エネルギー貯蔵セルスタック（６ボルト）、及び６番の電気エネルギー貯蔵セルスタック（１ボルト）、そしてグループに含まれる電圧は０～２ボルト（第１範囲）；２～４．５ボルト（第２範囲）；及び４．５～７ボルト（第３範囲）である場合、方法５００は、セルスタックのリスト又は順序を以下のように並べることができる：グループ１（３番及び６番のセルスタック）；グループ２（１番及び４番のセルスタック）；グループ３（２番及び５番のセルスタック）。次いで、電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器は、グループ１から始まり、グループ３で終わるグループの順序に従って動作され得る。グループは、コントローラのメモリの領域内のリストに格納することができ、グループ内のメンバーは電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧に基づいている。方法５００は、５１０に進む。
５１０において、方法５００は、電気エネルギー貯蔵システムにおいて電気エネルギー貯蔵セルスタックに属する又は関係するいずれかの接触器が閉じているか否かを判定する。もしそうであれば、答えはイエスであり、方法５００は５１１に進む。そうでなければ、答えはノーであり、方法５００は５１２に進む。答えがイエスである場合、電力導体又はバス２６０に電気的に結合された電気エネルギー貯蔵セルスタックは、電力導体又はバス２６０に電気的に結合されていない電気エネルギー貯蔵セルスタックの閾値電圧以内に充電され得る。代替的に、電力導体又はバス２６０に電気的に結合された電気エネルギー貯蔵セルスタックは、予め決定されたレベルに充電されてもよい。予め決定されたレベルは、接触器を通ると予想される電流に基づくことができる。
５１２において、方法５００は、開放接触器を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックのうち最も低い電圧を示す電気エネルギー貯蔵セルスタックに属する又は関係する開放接触器を閉じる。例えば、電気エネルギー貯蔵システムが、リストに並べられた４つの電気エネルギー貯蔵セルスタックを含み、順序が、５０８で説明したように、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタック；４番の電気エネルギー貯蔵セルスタック；１番の電気エネルギー貯蔵セルスタック；２番の電気エネルギー貯蔵セルスタックであり、他の接触器が閉じていない場合には、３番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器を閉じることができる。３番及び４番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器が閉じている場合、１番の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器を閉じてもよい。
あるいは、電気エネルギー貯蔵セルスタックがグループとして並べられている場合、方法５００は、開放接触器を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックの最低電圧を有する、電気エネルギー貯蔵セルスタックのグループに属する又は関係する開放接触器を閉じる。例えば、電気エネルギー貯蔵システムが、グループ１（３番及び６番のセルスタック）；グループ２（１番及び４番のセルスタック）；グループ３（２番及び５番のセルスタック）の順序でリストに並べられた３つのグループの電気エネルギー貯蔵セルスタックを含む場合、他の接触器が閉じていない場合にはグループ１の電気エネルギー貯蔵セルスタックの接触器を閉じることができる。電気エネルギー貯蔵セルスタックグループのグループ１の接触器が閉じている場合、グループ２は、開放接触器を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックの中で最低電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックを含むので、電気エネルギー貯蔵セルスタックグループのグループ２の接触器を閉じることができる。方法５００は、５１４に進む。
５１４において、方法５００は充電器を動作させ、電気エネルギー貯蔵セルスタックを充電する。特に、方法５００は、電力導体又はバス２６０に電気的に結合された電気エネルギーセルスタックを充電する。充電器は、電力導体又はバス２６０に結合された電気エネルギー貯蔵セルスタックを、開放接触器、及び開放接触器を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックの中での最も低い電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックの閾値電圧内の電圧に充電することができる。代替的に、充電器は、電力導体又はバス２６０に結合された電気エネルギー貯蔵セルスタックを予め決定された電圧に充電することができる。さらに、電力導体又はバス２６０に結合された電気エネルギー貯蔵セルスタックが、開放接触器、及び開放接触器を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックの中での最も低い電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックの閾値電圧内にある場合、充電器は起動されず、電力導体又はバス２６０に結合された電気エネルギー貯蔵セルスタックに電荷を供給しない可能性がある。方法５００は、５１６に進む。
５１６において、方法は、電気エネルギー貯蔵システムにおいて、電気エネルギー貯蔵セルスタックに属する又は関係する全ての接触器が閉じているかどうかを判定する。一例では、方法５００は、コントローラのメモリに記憶された変数の値に基づいて、電気エネルギー貯蔵システム内の電気エネルギー貯蔵セルスタックに属する又は関係する全ての接触器が閉じていると判定することができる。代替的に、接触器は、コントローラが決定を行うことができるように、それらの動作状態をコントローラに直接提示してもよい。方法５００が、電気エネルギー貯蔵システム内の電気エネルギー貯蔵セルスタックに属する又は関係する全ての接触器が閉じていると判定した場合、答えはイエスであり、方法５００は５１８に進む。そうでなければ、答えはノーであり、方法５００は５０８に戻る。
５１８において、方法５００は、電気エネルギー貯蔵セルスタックが外部の電力需要家及び電力源に結合されるように、電気エネルギー貯蔵システムの主接触器を閉じる。さらに、方法５００は、５１８で充電器を停止することができる。方法５００は、終了に進む。
５１１において、方法５００は、開放接触器を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックの中で最も低い電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧が閾値電圧の所望の範囲内にあるかどうかを判定する。もしそうであれば、答えはイエスであり、方法５００は５１２に進む。そうでなければ、答えはノーであり、方法５００は５１４に進む。
一例では、方法５００は、電力導体２６０に電気的に結合されていない電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧が所望の範囲内にない場合に、電力導体２６０に結合された電気エネルギー貯蔵セルスタックを充電することができる。所望の範囲は、電力導体２６０に電気的に結合された電気エネルギー貯蔵セルスタックの閾値電圧内の電圧範囲であってもよい。例えば、所望の範囲が５ボルトであり、電力導体２６０に電気的に結合された電気エネルギー貯蔵セルスタックが５０ボルトであり、一方、電力導体２６０に電気的に結合されていない最低電圧の電気エネルギー貯蔵セルスタックの出力電圧が６５ボルトである場合、答えはノーであり、方法５００は５１４に進む。しかしながら、電力導体２６０に電気的に結合されていない最低電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックの出力電圧が５４ボルトであり、電力導体２６０に電気的に結合されている電気エネルギー貯蔵セルスタックの５０ボルトの５ボルト以内である場合、充電器は、電力導体２６０に電気的に結合されている電気エネルギー貯蔵セルスタックを充電しなくてもよい。
代替的に、方法５００は、電力導体２６０に電気的に結合されておらず、電力導体２６０に電気的に結合されていない電気エネルギー貯蔵セルスタックグループの中で最低電圧レベルを有する電気エネルギー貯蔵セルスタックのグループの電圧が、電力導体２６０に結合された電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧の所望の範囲内にない場合に、電力導体２６０に結合された電気エネルギー貯蔵セルスタックを充電することができる。所望の範囲は、電力導体２６０に電気的に結合された電気エネルギー貯蔵セルスタックの閾値電圧内の電圧範囲であってもよい。例えば、所望の範囲が５ボルトであり、電力導体２６０に電気的に結合された電気エネルギー貯蔵セルスタックが５０ボルトであり、一方、電力導体２６０に電気的に結合されていないグループの最低電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルのグループの出力電圧が６５ボルトである場合、答えはノーであり、方法５００は５１４に進む。しかしながら、電力導体２６０に電気的に結合されていない中で最低電圧を有する電気エネルギー貯蔵セルスタックのグループの出力電圧が５２ボルトであり、電力導体２６０に電気的に結合されている電気エネルギー貯蔵セルスタックの５０ボルトの５ボルト以内である場合、充電器は、電力導体２６０に電気的に結合されている電気エネルギー貯蔵セルスタックを充電しなくてもよい。
このようにして、方法５００は、電力導体２６０に結合された電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧又は電荷を上昇させることができ、その結果、開放されている接触器又は接触器のグループがその後閉じられたとき、電力導体２６０に結合された電気エネルギー貯蔵セルスタックへの電流の流れは、望まれるよりも大きくならない。
したがって、図５の方法は、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックを電気エネルギー貯蔵システム内の電力導体に選択的に電気的に結合する複数の接触器を、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々の個々の電圧に従ってコントローラを介して順次閉じることを含む、電気エネルギー貯蔵システムの動作方法を提供する。複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックを電気エネルギー貯蔵システム内の電力導体に選択的に結合する複数の接触器を、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々の個々の電圧に応じて順次閉じることは、複数のセルスタックのうち、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックに含まれる他の全てのエネルギーセルスタックの電圧以下の電圧を有するエネルギーセルスタックから始まる順序で複数の接触器を閉じることを含み、順序は、複数のセルスタックのうち、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックに含まれる他の全てのエネルギーセルスタックの電圧以上の電圧を有するエネルギーセルスタックで終了する。
図５の方法は、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧を、コントローラを介して決定することをさらに含む。電力システムは、複数の接触器のうちの第１の接触器と、接触器のうちの第２の接触器とを閉じる間の時間に、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックのうちの１つ以上を、充電器を介して充電することをさらに含む。電力システムは、充電器が電力導体に結合される場合を含む。電力システムは、複数の接触器に含まれる追加の接触器を閉じる前に、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックのうちの１つ以上を閾値電圧に充電することをさらに含む。この方法は、閾値電圧が、電力導体に結合されていない、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックのうちの１つ以上の電圧に基づくことを含む。本方法はまた、閾値電圧が予め決定された電圧である場合を含む。
図５の方法は、コントローラを介して複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々の電圧を検知することと、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々を、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々の電圧に従って、１以上の電気エネルギー貯蔵セルスタックのグループにグループ化することと、電気エネルギー貯蔵セルスタックの１以上のグループの各々を、電気エネルギー貯蔵セルスタックの１以上のグループに含まれる電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧に応じて、電気エネルギー貯蔵システム内の電力導体にコントローラを介して順次結合すること、を含む電気エネルギー貯蔵システムの動作方法も提供する。この方法は、電気エネルギー貯蔵セルスタックの１を超えるグループが電圧範囲に基づいている場合を含む。
いくつかの例において、本方法は、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックに含まれる電気エネルギー貯蔵セルスタックを、電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧に基づいて、電気エネルギー貯蔵セルスタックの１を超えるグループの１つのメンバーとすることを含む。本方法は、電気エネルギー貯蔵セルスタックの第１のグループを電力導体に結合することと、電気エネルギー貯蔵セルスタックの第２のグループを電力導体に結合することとの間の時間に、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックのうちの１つ以上を、充電器を介して充電することをさらに含む。本方法はさらに、第２のグループの電気エネルギー貯蔵セルスタックを電力導体に結合する前に、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックのうちの１つ以上を、閾値電圧に充電することを含む。この方法は、閾値電圧が、電力導体に結合されていない、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックのうちの１つ以上の電圧に基づくことを含む。
本明細書に含まれる例示的な制御及び推定ルーチンは、様々な電気エネルギー貯蔵システム構成と共に使用することができることに留意されたい。本明細書に開示された制御方法及びルーチンは、実行可能な命令として非一時的メモリに格納することができ、種々のセンサ、アクチュエータ、及び他のシステムハードウェアと組み合わせたコントローラを含む制御システムによって実行することができる。本明細書に記載される特定のルーチンは、イベント駆動、割り込み駆動、マルチタスク、マルチスレッドなどの任意の数の処理手順のうちの１つ以上を表すことができる。このように、図示された種々の動作、操作、及び／又は機能は、図示された順序で、並列に、又は場合によっては省略して実行されてもよい。同様に、処理の順序は、本明細書に記載される例示的な実施形態の特徴及び利点を達成するために必ずしも必要ではなく、説明及び説明を容易にするために提供される。例示された動作、操作及び／又は機能のうちの１つ又は複数は、使用される特定の手順に応じて繰り返し実行されてもよい。さらに、記述された動作、操作、及び／又は機能の少なくとも一部は、制御システム内のコンピュータ可読記憶媒体の非一時メモリにプログラムされるコードをグラフィカルに表すことができる。説明された動作が、１つ以上のコントローラと組み合わせて様々な説明されたハードウェア構成要素を含むシステム内で命令を実行することにより行われる場合、制御動作は又、物理世界における１つ以上のセンサ又はアクチュエータの動作状態を変換することができる。
以上で説明を終了する。当業者がそれを読み取ることにより、説明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、多くの変更及び修正をもたらすであろう。

Claims (20)

  1. 電気エネルギー貯蔵システムの動作方法であって、
    複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックを電気エネルギー貯蔵システム内の電力導体に選択的に結合する複数の接触器を、前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々の個々の電圧に応じてコントローラを介して順次閉じること、
    を含む方法。
  2. 複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックを前記電気エネルギー貯蔵システム内の電力導体に選択的に結合する複数の接触器を、前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々の個々の電圧に応じて順次閉じることは、
    複数のセルスタックのうち、前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックに含まれる他の全てのエネルギーセルスタックの電圧以下の電圧を有するエネルギーセルスタックから始まる順序で前記複数の接触器を閉じることを含み、
    前記順序は、前記複数のセルスタックのうち、前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックに含まれる他の全てのエネルギーセルスタックの電圧以上の電圧を有するエネルギーセルスタックで終了する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧を、前記コントローラを介して決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記複数の接触器のうちの第１の接触器と、前記接触器のうちの第２の接触器とを閉じる間の時間に、前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックのうちの１つ以上を、充電器を介して充電することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記充電器が前記電力導体に結合される、請求項４に記載の方法。
  6. 前記複数の接触器に含まれる追加の接触器を閉じる前に、前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックのうちの１つ以上を閾値電圧に充電することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
  7. 前記閾値電圧は、前記電力導体に結合されていない、前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックのうちの１つ以上の電圧に基づく、請求項６に記載の方法。
  8. 前記閾値電圧が予め決定された電圧である、請求項６に記載の方法。
  9. 電気エネルギー貯蔵システムの動作方法であって、
    複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々の電圧を、コントローラを介して検知することと、
    前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々を、前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々の電圧に応じて電気エネルギー貯蔵セルスタックの１を超えるグループにグループ化することと、
    電気エネルギー貯蔵セルスタックの１を超える前記グループのそれぞれを、電気エネルギー貯蔵セルスタックの１を超える前記グループに含まれる電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧に応じて、前記電気エネルギー貯蔵システム内の電力導体にコントローラを介して順次結合することと、
    を含む方法。
  10. 電気エネルギー貯蔵セルスタックの１を超える前記グループは電圧範囲に基づく、請求項９に記載の方法。
  11. 前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックに含まれる電気エネルギー貯蔵セルスタックを、前記電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧に基づいて、電気エネルギー貯蔵セルスタックの１を超える前記グループの１つのメンバーとする、請求項１０に記載の方法。
  12. 電気エネルギー貯蔵セルスタックのグループの第１のグループを前記電力導体に結合することと、電気エネルギー貯蔵セルスタックのグループの第２のグループを前記電力導体に結合することとの間の時間に、前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの１つ以上を、充電器を介して充電することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
  13. 前記第２のグループの電気エネルギー貯蔵セルスタックを前記電力導体に結合する前に、前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックのうちの１つ以上を閾値電圧に充電することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記閾値電圧は、前記電力導体に結合されていない、前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックのうちの１つ以上の電圧に基づく、請求項１３に記載の方法。
  15. 電力システムであって、
    複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックであって、前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々は接触器を含み、前記接触器は、前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックのうちの１つを前記電力システム内の電力導体に選択的に結合する、複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックと、
    前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々の接触器に電気的に結合されたコントローラと、
    を含む電力システム。
  16. 前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックを、前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々の個々の電圧に応じて電気エネルギー貯蔵システム内の前記電力導体に順次結合させるための、前記コントローラの非一時的メモリに記憶された実行可能な命令をさらに含む、請求項１５に記載の電力システム。
  17. 前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々を、前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックの各々の電圧に応じて電気エネルギー貯蔵セルスタックの１を超えるグループにグループ化するための、前記コントローラの非一時的メモリに記憶された実行可能な命令をさらに含む、請求項１６に記載の電力システム。
  18. 電気エネルギー貯蔵セルスタックの１を超える前記グループの各々を、電気エネルギー貯蔵セルスタックの１を超える前記グループに含まれる電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧に応じて、電気エネルギー貯蔵システム内の前記電力導体に順次結合させる追加の命令をさらに含む、請求項１７に記載の電力システム。
  19. 前記電力導体に結合された充電器をさらに含む、請求項１５に記載の電力システム。
  20. 前記複数の電気エネルギー貯蔵セルスタックのうちの１つ以上を充電するための、前記コントローラの非一時的メモリに記憶された実行可能な命令をさらに含む、請求項１９に記載の電力システム。
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