JP5693549B2

JP5693549B2 - 充放電制御装置、移動車両、蓄電システム、充放電制御方法及びプログラム

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Publication number: JP5693549B2
Application number: JP2012261917A
Authority: JP
Inventors: 小林　裕; 裕小林; 西田　健彦; 健彦西田; 重水　哲郎; 哲郎重水; 橋本　雅之; 雅之橋本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: JP2014108031A

Description

本発明は、複数の蓄電部を備える蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置、移動車両、蓄電システム、充放電制御方法及びプログラムに関する。

近年、省エネルギー化に向けて、様々な特徴を持つ蓄電デバイスの研究・開発が進められている。その一つとして、電気二重層キャパシタとリチウムイオン電池を併用した蓄電システムがある。これは、応答性が高く、かつ、充放電サイクル寿命が長い電気二重層キャパシタの蓄電電力で高出力時に求められる電力の一部を賄うことで、リチウムイオン電池における頻繁かつ急激な充放電を避け、蓄電システムとして長寿命化を図るものである。

現時点において、鉄道車両を対象にリチウムイオン電池と電気二重層キャパシタを組み合わせた蓄電システムを構築した結果、電気二重層キャパシタにおける高応答性の特長が生かされ、回生エネルギー回収の高効率化が達成されている（非特許文献１）。

また、リチウムイオン電池と電気二重層キャパシタとを並列に接続した蓄電システムであって、リチウムイオン電池の内部抵抗と電気二重層キャパシタの内部抵抗の比率を適切に決定することで、当該蓄電システムにおける充電効率を向上させる手段が開示されている（特許文献１）。

国際公開第２００９／１２８４８２号

科学・技術研究第１巻１号２０１２年，ｐ４３

しかしながら、非特許文献１に記載の蓄電システムでは、リチウムイオン電池と電気二重層キャパシタを単に並列接続している。そのためこのシステムでは、リチウムイオン電池及び電気二重層キャパシタ、それぞれの役割に応じた適切な充放電制御が十分に成されていない。

また特許文献１に開示される蓄電システムでは、当該蓄電システムの構築時において、リチウムイオン電池の内部抵抗と電気二重層キャパシタの内部抵抗の比率を適切なものとする条件を満たす二次電池及び電気二重層キャパシタを予め選択しておく必要がある。しかしながら、構築すべき蓄電システムによっては、そのような条件を満たせない場合も多く存在することが想定される。

そこでこの発明は、上述の問題を解決することのできる充放電制御装置、移動車両、蓄電システム、充放電制御方法及びプログラムを提供することを目的としている。

本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、負荷及び発電機に接続され、エネルギー密度が相対的に高い第一蓄電部と、エネルギー密度が相対的に低い第二蓄電部と、を備える蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置であって、前記第一蓄電部及び前記第二蓄電部における充放電電力値、前記負荷で消費される消費電力値、前記発電機から供給される充電電力値のうち何れか一つ又は複数を検出し、当該検出した電力値に基づく充放電制御信号を出力する判定部と、前記充放電制御信号に基づいて、前記第一蓄電部に充放電させる第一充放電部と、前記第二蓄電部に充放電させる第二充放電部の何れか一方または両方と、を備え、前記判定部は、前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給する場合において、前記負荷で消費される消費電力が、前記第一蓄電部に放電させる電力の上限値を示す第一の閾電力値以上である場合には、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値を上回る分の電力を前記第二蓄電部に放電させ、前記消費電力が、前記第一の閾電力値未満に設定された第二の閾電力値未満である場合には、前記消費電力の全部を前記第一蓄電部に放電させ、前記消費電力が、前記第二の閾電力値以上かつ前記第一の閾電力値未満である場合には、前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記第一の閾電力値に相当する電力から前記消費電力を差し引いた余剰電力を前記第二蓄電部に充電することを特徴とする充放電制御装置である。

また本発明は、前記判定部が、前記消費電力が前記第二の閾電力値以上かつ前記第一の閾電力値未満である場合において、前記第二蓄電部における蓄電量が所定の閾蓄電量値以上である場合には、前記消費電力の全部を前記第一蓄電部に放電させることを特徴とする。

また本発明は、前記判定部が、前記発電機から前記蓄電装置に電力を供給する場合において、前記第二蓄電部における蓄電量が所定の閾蓄電量値以上である場合には、前記第二蓄電部に充電させる電力よりも大きい電力を前記第一蓄電部に充電させ、前記第二蓄電部における蓄電量が所定の閾蓄電量値未満である場合には、前記第一蓄電部に充電させる電力よりも大きい電力を前記第二蓄電部に充電させることを特徴とする。

また本発明は、前記判定部が、前記第二蓄電部における蓄電量が所定の閾蓄電量値以上である場合において、前記発電機から供給される充電電力が、前記第一蓄電部に充電させる電力の上限値を示す第三の閾電力値以上である場合には、前記充電電力のうち前記第三の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に充電させるとともに、前記充電電力のうち前記第三の閾電力値を上回る分の電力を前記第二蓄電部に充電させ、前記充電電力が前記第三の閾電力値未満である場合には、前記充電電力の全部を前記第一蓄電部に充電させることを特徴とする。

また本発明は、前記判定部が、前記第二蓄電部における蓄電量が所定の閾蓄電量値未満である場合において、前記発電機から供給される充電電力が前記第二蓄電部に充電させる電力の上限値を示す第四の閾電力値以上である場合には、前記充電電力のうち前記第四の閾電力値に相当する電力を前記第二蓄電部に充電させるとともに、前記充電電力のうち前記第四の閾電力値を上回る分の電力を前記第一蓄電部に充電させ、前記充電電力が前記第四の閾電力値未満である場合には、前記充電電力の全てを前記第二蓄電部に充電させることを特徴とする。

また本発明は、エネルギー密度が相対的に高い第一蓄電部と、エネルギー密度が相対的に低い第二蓄電部と、を備える蓄電装置と、充放電制御装置と、モーターと、を備える移動車両であって、前記モーターは、前記移動車両を加速させる場合において、加速時に必要とする消費電力を前記蓄電装置から供給する負荷として機能するとともに、前記移動車両を減速させる場合において、減速時に発生する回生電力を前記蓄電装置へと供給する発電機として機能し、前記充放電制御装置は、前記モーターに接続され、前記第一蓄電部及び前記第二蓄電部における充放電電力値、前記モーターで消費される消費電力値、前記モーターから供給される充電電力値のうち何れか一つ又は複数を検出し、当該検出した電力値に基づく充放電制御信号を出力する判定部と、前記充放電制御信号に基づいて、前記第一蓄電部に充放電させる第一充放電部と、前記第二蓄電部に充放電させる第二充放電部の何れか一方または両方と、を備え、前記判定部は、前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給する場合において、前記負荷で消費される消費電力が、前記第一蓄電部に放電させる電力の上限値を示す第一の閾電力値以上である場合には、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値を上回る分の電力を前記第二蓄電部に放電させ、前記消費電力が、前記第一の閾電力値未満に設定された第二の閾電力値未満である場合には、前記消費電力の全部を前記第一蓄電部に放電させ、前記消費電力が、前記第二の閾電力値以上かつ前記第一の閾電力値未満である場合には、前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記第一の閾電力値に相当する電力から前記消費電力を差し引いた余剰電力を前記第二蓄電部に充電することを特徴とする移動車両である。

また本発明は、エネルギー密度が相対的に高い第一蓄電部と、エネルギー密度が相対的に低い第二蓄電部と、を備える蓄電装置と、充放電制御装置と、を備える蓄電システムであって、前記充放電制御装置は、負荷及び発電機に接続され、前記第一蓄電部及び前記第二蓄電部における充放電電力値、前記負荷で消費される消費電力値、前記発電機から供給される充電電力値のうち何れか一つ又は複数を検出し、当該検出した電力値に基づく充放電制御信号を出力する判定部と、前記充放電制御信号に基づいて、前記第一蓄電部に充放電させる第一充放電部と、前記第二蓄電部に充放電させる第二充放電部の何れか一方または両方と、を備え、前記判定部は、前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給する場合において、前記負荷で消費される消費電力が、前記第一蓄電部に放電させる電力の上限値を示す第一の閾電力値以上である場合には、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値を上回る分の電力を前記第二蓄電部に放電させ、前記消費電力が、前記第一の閾電力値未満に設定された第二の閾電力値未満である場合には、前記消費電力の全部を前記第一蓄電部に放電させ、前記消費電力が、前記第二の閾電力値以上かつ前記第一の閾電力値未満である場合には、前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記第一の閾電力値に相当する電力から前記消費電力を差し引いた余剰電力を前記第二蓄電部に充電することを特徴とする蓄電システムである。

また本発明は、負荷及び発電機に接続された、エネルギー密度が相対的に高い第一蓄電部と、エネルギー密度が相対的に低い第二蓄電部と、を備える蓄電装置の充放電を制御する充放電制御方法であって、判定部が、前記第一蓄電部及び前記第二蓄電部における充放電電力値、前記負荷で消費される消費電力値、前記発電機から供給される充電電力値のうちいずれか一つまたは複数を検出するとともに、当該検出した電力値に基づく充放電制御信号を出力し、第一充放電部、第二充放電部の何れか一方または両方が、前記充放電制御信号に基づいて、第一蓄電部、第二蓄電部の何れか一方または両方を充放電させ、前記判定部は、更に、前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給する場合において、前記負荷で消費される消費電力が、前記第一蓄電部に放電させる電力の上限値を示す第一の閾電力値以上である場合には、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値を上回る分の電力を前記第二蓄電部に放電させ、前記消費電力が、前記第一の閾電力値未満に設定された第二の閾電力値未満である場合には、前記消費電力の全部を前記第一蓄電部に放電させ、前記消費電力が、前記第二の閾電力値以上かつ前記第一の閾電力値未満である場合には、前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記第一の閾電力値に相当する電力から前記消費電力を差し引いた余剰電力を前記第二蓄電部に充電する充放電制御方法である。

また本発明は、負荷及び発電機に接続された、エネルギー密度が相対的に高い第一蓄電部と、エネルギー密度が相対的に低い第二蓄電部と、を備える蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置に備えられたコンピュータを、前記発電機から前記蓄電装置に供給される電力、及び、前記蓄電装置から前記負荷に供給される電力に応じて、前記第一蓄電部及び前記第二蓄電部に充放電させる電力を決定する充放電制御手段として機能させ、前記判定部は、前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給する場合において、前記負荷で消費される消費電力が、前記第一蓄電部に放電させる電力の上限値を示す第一の閾電力値以上である場合には、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値を上回る分の電力を前記第二蓄電部に放電させ、前記消費電力が、前記第一の閾電力値未満に設定された第二の閾電力値未満である場合には、前記消費電力の全部を前記第一蓄電部に放電させ、前記消費電力が、前記第二の閾電力値以上かつ前記第一の閾電力値未満である場合には、前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記第一の閾電力値に相当する電力から前記消費電力を差し引いた余剰電力を前記第二蓄電部に充電することを特徴とするプログラムである。

本発明によれば、リチウムイオン電池及び電気二重層キャパシタへの充放電を適切に制御するという効果が得られる。

本発明の一実施形態による充放電制御装置に接続されるシステムの全体構成図である。本発明の一実施形態による充放電制御装置の構成を示す第一の図である。本発明の一実施形態による充放電制御装置の処理フローを示す第一の図である。本発明の一実施形態による充放電制御装置における「基本ロジック」の処理フローを示す第一の図である。本発明の一実施形態による充放電制御装置における「ＳＯＣ上昇ロジック」の処理フローを示す第一の図である。本発明の一実施形態による充放電制御装置における「基本ロジック」の処理フローを示す第二の図である。本発明の一実施形態による充放電制御装置における「ＳＯＣ上昇ロジック」の処理フローを示す第二の図である。本発明の一実施形態による充放電制御装置を搭載した移動車両の構成を示す図である。本発明の一実施形態による蓄電装置に課せられる負荷パターンを示す図である。本発明の一実施形態による「基本ロジック」に基づく蓄電装置の充放電電力パターンを示す図である。本発明の一実施形態による「ＳＯＣ上昇ロジック」に基づく蓄電装置の充放電電力パターンを示す図である。本発明の一実施形態による充放電制御装置の構成を示す第二の図である。本発明の一実施形態による蓄電システムの構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態による充放電制御装置を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態による充放電制御装置に接続されるシステムの全体構成図である。この図において、符号１は充放電制御装置である。
図１に示す通り、充放電制御装置１は、蓄電装置２と、負荷３０及び発電機３１に接続される。蓄電装置２は、エネルギー密度が相対的に高い第一蓄電部２０と、エネルギー密度が相対的に低い第二蓄電部２１と、を備えるものである。
ここで、第一蓄電部は化学反応を利用した二次電池である。第一蓄電部は一般的な二次電池と同等の特性を有している。すなわち、第一蓄電部は、エネルギー密度を相対的に高めることができる一方、充放電サイクル寿命が短く（充放電に伴う劣化が早く）、また応答性が、以下に述べる第二蓄電部と比較して低いという特性を有するものである。「応答性」とは、負荷が急峻に変動した際に、その変動に対してどの程度の早さで追随できるかを示すものである。
また第二蓄電部は、電気現象を利用した大容量キャパシタ（スーパーキャパシタとも言う）である。第二蓄電部は、エネルギー密度が相対的に低い一方、充放電サイクル寿命が長く、また応答性が良いという特性を有するものである。
なお、本実施形態においては、第一蓄電部２０は上記二次電池の一態様である「リチウムイオン電池」であり、第二蓄電部２１は上記大容量キャパシタの一態様である「電気二重層キャパシタ」であることを前提として説明するが、本実施形態においては、この態様に限定されない。

本実施形態による充放電制御装置１は、図１に示す通り、蓄電装置２、負荷３０及び発電機３１との間で電力の送受電を行う。以下の説明においては、第一蓄電部２０及び第二蓄電部２１に放電させる電力をそれぞれ「Ｐｄ１」、「Ｐｄ２」とし、第一蓄電部２０及び第二蓄電部２１に充電させる電力をそれぞれ「Ｐｃ１」、「Ｐｃ２」とする。また、負荷３０で消費される消費電力を「Ｐｄｔ」とする。「Ｐｄｔ」は、通常「Ｐｄ１」と「Ｐｄ２」を加算したものとなる。同様に、発電機３１により生成される電力を「Ｐｃｔ」とする。「Ｐｃｔ」は、通常「Ｐｃ１」と「Ｐｃ２」を加算したものとなる。

図２は、本発明の一実施形態による充放電制御装置の構成を示す第一の図である。
図２に示す通り、充放電制御装置１は、判定部１０、第一充放電部１１及び第二充放電部１２を備えている。ここで判定部１０は、第一蓄電部２０及び第二蓄電部２１における充放電電力値、負荷３０で消費される消費電力値、発電機３１から供給される充電電力値のうち何れか一つ又は複数を検出し、当該検出した電力値に基づく充放電制御信号を出力する。また、第一充放電部１１は、判定部１０からの充放電制御信号に基づいて第一蓄電部２０に充放電させる機能部である。同様に、第二充放電部１２は、判定部１０からの充放電制御信号に基づいて第二蓄電部２１に充放電させる機能部である。ただし、本実施形態においては、以下に述べる機能の有無に応じて、第一充放電部１１または第二充放電部１２の何れか一方のみを有している態様であってもよい。

判定部１０は、例えば、汎用のマイクロコントローラ等に所定のプログラムを読み込ませることで構成されるものである。判定部１０は、図２に示す各所ノード（Ｎ１〜Ｎ４）の電流値及び電圧値をモニタし、これらの値を乗算して求まる電力値を参照しながら所定の充放電制御信号を第一充放電部１１及び第二充放電部１２に出力する。
第一充放電部１１及び第二充放電部１２は、第一蓄電部、第二蓄電部において、判定部１０から入力する充放電制御信号に基づく所定の電力を充放電するものである。より具体的には、第一充放電部１１及び第二充放電部１２は、例えば双方向コンバータ等で構成され、判定部１０とともに、いわゆるスイッチング電源を構成する。この場合、充放電制御信号とは、当該スイッチング電源におけるスイッチング制御信号となる。

なお、充放電制御装置１の構成は、図２で示した構成に限定されるものではない。本実施形態においては、図２で示した構成以外の構成要素を含んでいてもよいし、以下に説明する機能のうちの一部に限定する場合は、これに応じて、図２に示す一部の構成要素が含まれていなくともよい（図１２）。

充放電制御装置１は以上に説明した構成に基づいて、発電機３１から蓄電装置２に供給される電力、及び、蓄電装置２から負荷３０に供給される電力に応じて、第一蓄電部２０及び第二蓄電部２１に充放電させる電力を決定する。

図３は、本発明の一実施形態による充放電制御装置の処理フローを示す第一の図である。
以下、充放電制御装置１の具体的な処理の流れを、図面を参照しながら順を追って説明する。図３に示すとおり、本実施形態による充放電制御装置１は、第二蓄電部２１における蓄電量Ｑが所定の閾蓄電量値Ｑｔｈ以上である場合には「基本ロジック」で動作し、蓄電量Ｑが閾蓄電量値Ｑｔｈ未満である場合には「ＳＯＣ上昇ロジック」で動作する。ここで「ＳＯＣ上昇ロジック」とは、第二蓄電部２１のＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ、充電率）を回復（上昇）させるための制御ロジックである。本実施形態による充放電制御装置１は、このように制御することで蓄電量が所定の閾蓄電量値Ｑｔｈを下回った場合には、蓄電装置２はＳＯＣ上昇ロジックに基づいて充放電が制御され、第二蓄電部のＳＯＣの回復が図られることとなる。このようにすることで、蓄電装置２の駆動中において、搭載される容量が小さいことが想定されている第二蓄電部２１のＳＯＣが常に一定以上となるように制御が働くため、第二蓄電部２１の搭載容量を最小限に抑えることができる。

本実施形態による充放電制御装置１は、「基本ロジック」、「ＳＯＣ上昇ロジック」のそれぞれに「放電時」におけるロジック及び「充電時」におけるロジックを予め用意している。なお以下の説明において、「放電時」とは「蓄電装置２から負荷３０に電力を供給する場合」のことを指し、「充電時」とは「発電機３１から蓄電装置２に電力を供給する場合」のことを指すものとする。

充放電制御装置１の判定部１０は、ノードＮ３（図２）における電圧Ｖ２を検出して第二蓄電部２１における蓄電量Ｑを算出する。そして、その蓄電量Ｑが予め定められた閾蓄電量値Ｑｔｈ以上であるか、Ｑｔｈ未満であるかを判定する（ステップＳ１）。ここで、蓄電量Ｑは取得した電圧Ｖ２に対応するものであるから、判定部１０は、取得した電圧Ｖ２を、閾蓄電量値Ｑｔｈに対応する所定の閾電圧値Ｖｔｈと比較することで上記判定を行ってもよい。

第二蓄電部２１における蓄電量Ｑが予め定められた閾蓄電量値Ｑｔｈ以上である場合には、判定部１０は「基本ロジック」に基づいて蓄電装置２の充放電を制御する（ステップＳ２）。一方、第二蓄電部２１における蓄電量Ｑが予め定められた閾蓄電量値Ｑｔｈ未満である場合には、判定部１０は「ＳＯＣ上昇ロジック」に基づいて蓄電装置２の充放電を制御する（ステップＳ３）。

次に、蓄電装置２から負荷３０に電力を供給する場合、すなわち「放電時」における「基本ロジック」及び「ＳＯＣ上昇ロジック」の具体的な処理の流れについて説明する。判定部１０は、「放電時」において、第一蓄電部２０に放電させる電力（Ｐｄ１）を所定の消費電力以下に抑えるように制御する。このように制御することで、判定部１０は、第一蓄電部２０における急峻な放電を避け、第一蓄電部２０の劣化を抑制する効果を得る。この条件を満たす具体例として以下の処理フローを説明する。

まず、放電時「基本ロジック」及び「ＳＯＣ上昇ロジック」に共通する処理として、判定部１０は、放電時において負荷３０が消費する消費電力（Ｐｄｔ）が第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）以上である場合には、消費電力（Ｐｄｔ）のうち第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）に相当する電力を第一蓄電部２０に放電させる。そして、消費電力（Ｐｄｔ）のうち第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）を上回る分の電力（Ｐｄｔ−Ｐｔｈ１）を第二蓄電部２１に放電させる。ここで第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）は、第一蓄電部２０に放電させる電力の上限値を示すものである。
一方、負荷３０が消費する消費電力が第二の閾電力値（Ｐｔｈ２）未満である場合には、消費電力（Ｐｄｔ）の全部を第一蓄電部２０に放電させる。
ここで判定部１０において、第二の閾電力値（Ｐｔｈ２）は第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）未満となるように予め設定されている。なお第二の閾電力値（Ｐｔｈ２）は、第一蓄電部２０に第二蓄電部２１への充電を開始させるための閾電力値である。当該第二の閾電力値（Ｐｔｈ２）に基づく動作については、以下に詳しく説明する。

充放電制御装置１は、放電時における「基本ロジック」と「ＳＯＣ上昇ロジック」で異なる処理として、以下のように動作する。判定部１０は、消費電力（Ｐｄｔ）が第二の閾電力値（Ｐｔｈ２）以上かつ第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）未満である場合であって、かつ、第二蓄電部２１における蓄電量（Ｑ）が所定の閾蓄電量値（Ｑｔｈ）以上である場合（基本ロジックで動作する場合）には、消費電力（Ｐｔｈ）の全部を第一蓄電部２０に放電させる。

一方、判定部１０は、消費電力（Ｐｄｔ）が第二の閾電力値（Ｐｔｈ２）以上かつ第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）未満である場合で、さらに第二蓄電部２１における蓄電量（Ｑ）が所定の閾蓄電量値（Ｑｔｈ）未満である場合（ＳＯＣ上昇ロジックで動作する場合）には、まず、第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）に相当する電力を第一蓄電部２０に放電させる。そして、第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）に相当する電力から消費電力（Ｐｄｔ）を差し引いた余剰電力（Ｐｔｈ１−Ｐｄｔ）を第二蓄電部２１に充電させることを特徴とする。

本実施形態による充放電制御装置１は、このように、蓄電装置２から負荷３０に供給される電力（すなわち、消費電力Ｐｄｔ）に応じて、第一蓄電部２０及び第二蓄電部２１に放電させる電力を決定し、状況に応じて、第一蓄電部２０及び第二蓄電部２１のそれぞれに放電を分担させることを特徴としている。

図４は、本発明の一実施形態による充放電制御装置における「基本ロジック」の処理フローを示す第一の図である。
また図５は、本発明の一実施形態による充放電制御装置における「ＳＯＣ上昇ロジック」の処理フローを示す第一の図である。
以上に説明した処理の流れを、図４及び図５を参照しながら具体的に説明する。

まず放電時における「基本ロジック」の処理フロー（図４）について説明する。「基本ロジック」において、判定部１０は、まず負荷３０が消費する消費電力（Ｐｄｔ）が第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。次にステップＳ２１において、負荷３０が消費する消費電力（Ｐｄｔ）が第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）以上である場合には、判定部１０は、充放電制御信号の一つである「放電用信号」を第一充放電部１１及び第二充放電部１２に出力する。第一充放電部１１及び第二充放電部１２はこの放電用信号を入力し、各々の放電用信号に基づく放電電力を、対応する蓄電部（第一蓄電部２０、第二蓄電部２１）に放電させる。ここで判定部１０は、まず消費電力（Ｐｄｔ）のうち第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）に相当する電力を放電電力（Ｐｄ１）として第一蓄電部２０に放電させる。そして、消費電力（Ｐｄｔ）のうち第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）を上回る分の電力（Ｐｄｔ−Ｐｔｈ１）を放電電力（Ｐｄ２）として第二蓄電部２１に放電させるように放電用信号を出力する（ステップＳ２２）。

一方ステップＳ２１において、負荷３０が消費する消費電力（Ｐｄｔ）が第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）未満である場合には、判定部１０は放電用信号を第一充放電部１１に出力する。第一充放電部１１はこの放電用信号を入力し、放電用信号に基づく放電電力を第一蓄電部２０に放電させる。この場合において、判定部１０は、第二蓄電部２１に充放電させる電力はゼロとし（Ｐｄ２＝Ｐｃ２＝０）、消費電力（Ｐｄｔ）の全てを第一蓄電部２０に放電させるように制御する（Ｐｄ１＝Ｐｄｔ）（ステップＳ２３）。ただし本実施形態においては、第二蓄電部２１に放電させる電力より大きい電力を第一蓄電部２０に放電させる条件を満たしさえすれば、第二蓄電部２１に放電させる電力は必ずしもゼロでなくともよい。

すなわち判定部１０は、放電時における「基本ロジック」において、第一蓄電部２０には最大でも第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）に相当する電力までしか放電させないようにし、負荷３０が、第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）を上回る電力を消費電力（Ｐｄｔ）として要する場合には、その分を第二蓄電部２１に放電させるように制御する。このようにすることで、判定部１０は、第一蓄電部２０における急峻な放電を避け、第一蓄電部２０の劣化を抑制する効果を得る。ここで、第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）は、第一蓄電部２０における放電電力が、劣化を顕著としない範囲に収まるように設定される。
また、判定部１０は、消費電力（Ｐｄｔ）が第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）を下回る場合には、専ら第一蓄電部２０に放電させるように制御する。このようにすることで、判定部１０は、第一蓄電部２０の放電電力が自身を大きく劣化させるような電力量でない場合には、第二蓄電部２１のＳＯＣを必要以上に低下させないようにし、第二蓄電部２１の搭載容量を最小限に抑える。

次に放電時における「ＳＯＣ上昇ロジック」の処理フロー（図５）について説明する。「ＳＯＣ上昇ロジック」におけるステップＳ２１及びステップＳ２２は、「基本ロジック」の処理フロー（図４）と同一の処理であるため、同一の符号を付して説明を省略する。ここで、ステップＳ２１にて負荷３０が消費する消費電力（Ｐｄｔ）が第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）未満である場合について説明する。この場合、判定部１０は、まず負荷３０が消費する消費電力（Ｐｄｔ）が第二の閾電力値（Ｐｔｈ２）以上であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。次にステップＳ３１において、負荷３０が消費する消費電力（Ｐｄｔ）が第二の閾電力値（Ｐｔｈ２）以上である場合には、判定部１０は放電用信号を第一充放電部１１に出力するとともに、充放電制御信号の一つである「充電用信号」を第二充放電部１２に出力する。第一充放電部１１及び第二充放電部１２はこの放電用信号及び充電用信号を入力し、各々の充放電制御信号に基づく放電電力及び充電電力を、対応する蓄電部（第一蓄電部２０、第二蓄電部２１）に充放電させる。ここで判定部１０は、まず消費電力（Ｐｄｔ）のうち第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）に相当する電力を放電電力（Ｐｄ１）として第一蓄電部２０に放電させる。そして第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）のうち消費電力（Ｐｄｔ）を差し引いた分の電力（Ｐｔｈ１−Ｐｄｔ）を充電電力（Ｐｃ２）として第二蓄電部２１に充電させるように放電用信号、充電用信号を出力する（ステップＳ３２）。

一方ステップＳ３１において、負荷３０が消費する消費電力（Ｐｄｔ）が第二の閾電力値（Ｐｔｈ２）未満である場合には、判定部１０は放電用信号を第一充放電部１１に出力する。第一充放電部１１はこの放電用信号を入力し、放電用信号に基づく放電電力を第一蓄電部２０に放電させる。この場合において、判定部１０は、第二蓄電部２１に充放電させる電力はゼロとし（Ｐｄ２＝Ｐｃ２＝０）、消費電力（Ｐｄｔ）の全てを第一蓄電部２０に放電させるように制御する（Ｐｄ１＝Ｐｄｔ）（ステップＳ３３）。ただし本実施形態においては、第二蓄電部２１に放電させる電力より大きい電力を第一蓄電部２０に放電させる条件を満たしさえすれば、第二蓄電部２１に放電させる電力は必ずしもゼロでなくともよい。

すなわち判定部１０は、放電時における「ＳＯＣ上昇ロジック」において、負荷３０が第二の閾電力値（Ｐｔｈ２）を上回る電力を消費電力（Ｐｄｔ）として要する場合には、第一蓄電部２０には、その最大放電量である第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）に相当する電力を放電させることとする。そして判定部１０は、負荷３０にて消費される電力（Ｐｄｔ）を差し引いた余剰電力（Ｐｔｈ１−Ｐｄｔ）を第二蓄電部２１に充電させる。このようにすることで、判定部１０は「ＳＯＣ上昇ロジック」において、消費電力（Ｐｄｔ）が大きくない場合（第一蓄電部２０にゆとりがある時）に、第一蓄電部２０の電力で第二蓄電部２１のＳＯＣを回復させることができる。ここで、第二の閾電圧値（Ｐｔｈ２）は、第一蓄電部２０が第二蓄電部２１を十分に充電させることができる条件となるように設定される。
なお判定部１０は、「ＳＯＣ上昇ロジック」において、消費電力（Ｐｄｔ）が第二の閾電力値（Ｐｔｈ２）未満であるか、若しくは、第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）以上である場合には、「基本ロジック」と同等の処理を行う。これは、「ＳＯＣ上昇ロジック」においても、第一蓄電部２０の劣化を抑制する効果を維持する目的で行う。

次に、発電機３１から蓄電装置２に電力を供給する場合、すなわち「充電時」における「基本ロジック」及び「ＳＯＣ上昇ロジック」の具体的な処理の流れについて説明する。
判定部１０は、「充電時」において、第二蓄電部２１における蓄電量（Ｑ）が所定の閾蓄電量値（Ｑｔｈ）以上である場合には、第二蓄電部２１に充電させる電力よりも大きい電力を第一蓄電部２０に充電させる。また、第二蓄電部における蓄電量（Ｑ）が所定の閾蓄電量値（Ｑｔｈ）未満である場合には、第一蓄電部２０に充電させる電力よりも大きい電力を第二蓄電部２１に充電させることを特徴とする。すなわち、判定部１０は、第二蓄電部２１における現状のＳＯＣに応じて、充電を必要とする側に優先的に充電電力を供給する制御を行う。このように制御することで、特に搭載容量が小さい第二蓄電部２１の蓄電量を喪失する事態を回避することができる。この条件を満たす具体的例として以下の処理フローを説明する。

判定部１０は、「基本ロジック」で動作する場合において、発電機３１から供給される充電電力（Ｐｃｔ）が第三の閾電力値（Ｐｔｈ３）以上である場合には、充電電力（Ｐｃｔ）のうち第三の閾電力値（Ｐｔｈ３）に相当する電力を第一蓄電部２０に充電させる。そして判定部１０は、充電電力（Ｐｃｔ）のうち第三の閾電力値（Ｐｔｈ３）を上回る分の電力を第二蓄電部２１に充電させる。
一方、充電電力（Ｐｃｔ）が第三の閾電力値（Ｐｔｈ３）未満である場合には、充電電力（Ｐｃｔ）の全部を第一蓄電部２０に充電させる。ここで第三の閾電力値（Ｐｔｈ３）は、第一蓄電部２０に充電させる電力の上限値を示すものである。

また判定部１０は、「ＳＯＣ上昇ロジック」で動作する場合において、発電機３１から供給される充電電力（Ｐｃｔ）が第四の閾電力値（Ｐｔｈ４）以上である場合には、充電電力（Ｐｃｔ）のうち第四の閾電力値（Ｐｔｈ４）に相当する電力を第二蓄電部２１に充電させる。そして判定部１０は、充電電力（Ｐｃｔ）のうち第四の閾電力値（Ｐｔｈ４）を上回る分の電力を第一蓄電部２０に充電させる。
一方、充電電力（Ｐｃｔ）が第四の閾電力値（Ｐｔｈ４）未満である場合には、充電電力（Ｐｃｔ）の全てを第二蓄電部２１に充電させる。

図６は、本発明の一実施形態による充放電制御装置における「基本ロジック」の処理フローを示す第二の図である。
また図７は、本発明の一実施形態による充放電制御装置における「ＳＯＣ上昇ロジック」の処理フローを示す第二の図である。
以上に説明した処理の流れを、図６及び図７を参照しながら具体的に説明する。

充電時における「基本ロジック」の処理フロー（図６）について説明する。充電時の「基本ロジック」において、判定部１０は、まず発電機３１が発電する充電電力（Ｐｃｔ）が第三の閾電力値（Ｐｔｈ３）以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。次にステップＳ２４において、発電機３１が発電する充電電力（Ｐｃｔ）が第三の閾電力値（Ｐｔｈ３）以上である場合には、判定部１０は充電用信号を第一充放電部１１及び第二充放電部１２に出力する。第一充放電部１１及び第二充放電部１２はこの充電用信号を入力し、各々の充電用信号に基づく充電電力を、対応する蓄電部（第一蓄電部２０、第二蓄電部２１）に充電させる。ここで判定部１０は、まず充電電力（Ｐｃｔ）のうち第三の閾電力値（Ｐｔｈ３）に相当する電力を充電電力（Ｐｃ１）として第一蓄電部２０に充電させる。そして、充電電力（Ｐｃｔ）のうち第三の閾電力値（Ｐｔｈ３）を上回る分の電力（Ｐｃｔ−Ｐｔｈ３）を充電電力（Ｐｃ２）として第二蓄電部２１に充電させるように充電用信号を出力する（ステップＳ２５）。

一方ステップＳ２４において、発電機３１が発電する充電電力（Ｐｃｔ）が第三の閾電力値（Ｐｔｈ３）未満である場合には、判定部１０は充電用信号を第一充放電部１１に出力する。第一充放電部１１はこの充電用信号を入力し、当該充電用信号に基づく充電電力を第一蓄電部２０に充電させる。この場合において、判定部１０は、第二蓄電部２１に充放電させる電力はゼロとし（Ｐｄ２＝Ｐｃ２＝０）、充電電力（Ｐｃｔ）の全てを第一蓄電部２０に充電させるように制御する（Ｐｃ１＝Ｐｃｔ）（ステップＳ２６）。ただし本実施形態における充電時の「基本ロジック」においては、第二蓄電部２１に充電させる電力より大きい電力を第一蓄電部２０に充電させる条件を満たしさえすれば、第二蓄電部２１に充電させる電力は必ずしもゼロでなくともよい。

すなわち判定部１０は、充電時における「基本ロジック」において、充電電力（Ｐｃｔ）が第三の閾電力値（Ｐｔｈ３）を下回る場合には、第一蓄電部２０に優先的に充電させるように制御する。このようにすることで、第二蓄電部２１のＳＯＣが一定以上である場合（基本ロジック時）には、第一蓄電部２０に比べて容量の少ない第二蓄電部２１よりも、大容量である第一蓄電部２０のＳＯＣを回復させ、発電機３１が発生させた充電電力（Ｐｃｔ）を有効活用できる。
また判定部１０は、第一蓄電部２０には最大でも第三の閾電力値（Ｐｔｈ３）に相当する電力までしか充電させないようにし、発電機３１が、第三の閾電力値（Ｐｔｈ３）を上回る電力を充電電力（Ｐｃｔ）として供給された場合には、その上回る分を第二蓄電部２１に充電させるように制御する。このようにすることで、判定部１０は、第一蓄電部２０における急峻な充電を避け、第一蓄電部２０の劣化を抑制する効果を得る。ここで、第三の閾電力値（Ｐｔｈ３）は、第一蓄電部２０における充電電力が、劣化を顕著としない範囲に収まるように設定される。

次に充電時における「ＳＯＣ上昇ロジック」の処理フロー（図７）について説明する。
「ＳＯＣ上昇ロジック」におけるステップＳ２４は、「基本ロジック」の処理フロー（図６）と同一の処理であるため、同一の符号を付して説明を省略する。ステップＳ２４において、発電機３１が発電する充電電力（Ｐｃｔ）が第四の閾電力値（Ｐｔｈ４）以上である場合には、判定部１０は充電用信号を第一充放電部１１及び第二充放電部１２に出力する。第一充放電部１１及び第二充放電部１２はこの充電用信号を入力し、各々の充電用信号に基づく充電電力を、対応する蓄電部（第一蓄電部２０、第二蓄電部２１）に充電させる。ここで判定部１０は、まず充電電力（Ｐｃｔ）のうち第四の閾電力値（Ｐｔｈ４）に相当する電力を充電電力（Ｐｃ２）として第二蓄電部２１に充電させる。そして、充電電力（Ｐｃｔ）のうち第四の閾電力値（Ｐｔｈ４）を上回る分の電力（Ｐｃｔ−Ｐｔｈ４）を充電電力（Ｐｃ１）として第一蓄電部２０に充電させるように充電用信号を出力する（ステップＳ３４）。

一方ステップＳ２４において、発電機３１が発電する充電電力（Ｐｃｔ）が第四の閾電力値（Ｐｔｈ４）未満である場合には、判定部１０は充電用信号を第二充放電部１２に出力する。第二充放電部１２はこの充電用信号を入力し、当該充電用信号に基づく充電電力を第二蓄電部２１に充電させる。この場合において、判定部１０は、第一蓄電部２０に充放電させる電力はゼロとし（Ｐｄ１＝Ｐｃ１＝０）、充電電力（Ｐｃｔ）の全てを第二蓄電部２１に充電させるように制御する（Ｐｃ２＝Ｐｃｔ）（ステップＳ３５）。ただし本実施形態における充電時の「ＳＯＣ上昇ロジック」においては、第一蓄電部２０に充電させる電力より大きい電力を第二蓄電部２１に充電させる条件を満たしさえすれば、第一蓄電部２０に充電させる電力は必ずしもゼロでなくともよい。

すなわち判定部１０は、充電時における「ＳＯＣ上昇ロジック」において、充電電力（Ｐｃｔ）が第四の閾電力値（Ｐｔｈ４）を下回る場合には、第二蓄電部２１に優先的に充電させるように制御する。このようにすることで、判定部１０は、ＳＯＣが低下した第二蓄電部２１のＳＯＣが優先的に回復する効果を得る。
また判定部１０は、第二蓄電部２１には最大でも第四の閾電力値（Ｐｔｈ４）に相当する電力までしか充電させないようにし、発電機３１が、第四の閾電力値（Ｐｔｈ４）を上回る電力を充電電力（Ｐｃｔ）として供給された場合には、その上回る分を第一蓄電部２０に充電させるように制御する。このようにすることで、判定部１０は、ＳＯＣが低下した第二蓄電部２１のＳＯＣを優先的に回復させつつも、充電電力（Ｐｃｔ）の一部で第一蓄電部２０をも充電することができる。

図８は、本発明の一実施形態による充放電制御装置を搭載した移動車両の構成を示す図である。
この図において、移動車両４は、充放電制御装置１、蓄電装置２及びモーター３２を備えている。ここでモーター３２は、移動車両４を加速させる場合において、加速時に必要とする消費電力を蓄電装置２から供給する負荷として機能する。またモーター３２は、移動車両４を減速させる場合において、減速時に発生する回生電力を蓄電装置２へと供給する発電機として機能する。

図９は、本発明の一実施形態による蓄電装置に課せられる負荷パターンを示す図である。
図９は、本実施形態における充放電制御装置１が、移動車両４（図８）に搭載されている場合の負荷パターンである。図９に示す通り、例えば移動車両４が停止中のとき、モーターの消費電力は５０ｋＷで維持され、その後の加速時において消費電力が３００ｋＷまで上昇する。その後、加速期間が終了し、移動車両４が走行中となったとき、モーター３２の消費電力は１００ｋＷで維持される。そして、移動車両４が減速する期間においては、モーター３２に最大で２００ｋＷの回生電力が発生し、蓄電装置２に当該回生電力が供給される。
ここで本実施形態による充放電制御装置１において、例えば第一の閾電力値（Ｐｔｈ１）が１００ｋＷ、第二の閾電力値（Ｐｔｈ２）が５０ｋＷ、そして第三の閾電力値（Ｐｔｈ３）及び第四の閾電力値（Ｐｔｈ４）が１００ｋＷに設定されていたとする。このような場合について、充放電制御装置１に、図９に示すような負荷パターンが課せられたときの、第一蓄電部２０及び第二蓄電部２１における各充放電電力パターンを以下に説明する。

図１０は、本発明の一実施形態による「基本ロジック」に基づく蓄電装置の充放電電力パターンを示す図である。
充放電制御装置１が「基本ロジック」に基づいて蓄電装置２の充放電電力を制御した場合について、図１０を参照しながら以下に説明する。まず移動車両４が「停車中」の場合（期間Ｔ１１）、消費電力（Ｐｄｔ）は５０ｋＷであるから、充放電制御装置１の判定部１０は、専ら第一蓄電部２０に放電させる（図４のステップＳ２３）。次に移動車両４が「加速中」となった場合（期間Ｔ１２）、消費電力（Ｐｄｔ）は５０ｋＷから３００ｋＷまで上昇する。この期間において、消費電力（Ｐｄｔ）が１００ｋＷを上回った場合、判定部１０は第一蓄電部２０における放電電力は１００ｋＷ（＝Ｐｔｈ１）を維持し、１００ｋＷを上回る分の電力は第二蓄電部２１に放電させることで不足分を充足する（図４のステップＳ２２）。次に移動車両４が「走行中」となった場合（期間Ｔ１３）、消費電力（Ｐｄｔ）は１００ｋＷを維持しているため、判定部１０は引き続き第一蓄電部２０が１００ｋＷの電力を放電する（第二蓄電部２１は放電しない）。そして、移動車両４が「減速中」となった場合（期間Ｔ１４）、モーター３２にて最大２００ｋＷの回生電力（Ｐｃｔ）が発生する。この期間において、回生電力（Ｐｃｔ）が１００ｋＷを上回る期間中は、判定部１０は第一蓄電部２０における充電電力は１００ｋＷ（＝Ｐｔｈ３）を維持し、１００ｋＷを上回る分の電力は第二蓄電部２１に充電させる（図６のステップＳ２５）。そして回生電力（Ｐｃｔ）が１００ｋＷを下回ってからは、判定部１０は専ら第一蓄電部２０に充電させる（図６のステップＳ２６）。

次に、第一蓄電部（リチウムイオン電池）と第二蓄電部（電気二重層キャパシタ）を単に並列接続しているのみの蓄電装置と比較して、本実施形態による充放電制御装置１の効果について説明する。

ここで、第一蓄電部と第二蓄電部を単に並列接続しているのみの蓄電装置では、瞬間的な高出力期間では電気二重層キャパシタで負担されるものの、その高出力期間が継続するに連れてリチウムイオン電池の出力が追随して増大する。なお、電気化学反応を伴う二次電池（リチウムイオン電池）においては、充放電回数に伴って性能（特にエネルギー密度）が劣化することがわかっている。

したがって、第一蓄電部と第二蓄電部を単に並列接続しているのみの蓄電装置では、第二蓄電部（電気二重層キャパシタ）の高応答性が生かされ、回生エネルギーの高効率回収を実現できるものの、第一蓄電部（リチウムイオン電池）自体の負担を十分に低減できず、蓄電装置全体としての長寿命化には貢献できていない。

しかしながら、本実施形態による充放電制御装置１を用いれば、上記のとおり蓄電装置２における第一蓄電部２０の充放電量を最大でも１００ｋＷ（＝Ｐｔｈ１、Ｐｔｈ３）に制限するため、第一蓄電部２０における大電力で急峻な充放電動作を抑え、第一蓄電部２０の劣化を抑制することとなる。したがって、充放電制御装置１は、上記のように発電機３１から蓄電装置２に供給される電力、及び、蓄電装置２から負荷３０に供給される電力に応じて、第一蓄電部２０及び第二蓄電部２１に充放電させる電力を決定することで、結果として蓄電装置２の長寿命化を実現することができる。

一方、第一蓄電部と第二蓄電部を単に並列接続しているのみの蓄電装置であっても、相対的に第二蓄電部の容量を増加させることで第一蓄電部の負担を低減させることはできる。しかしながら、第二蓄電部（電気二重層キャパシタ）は、第一蓄電部（リチウムイオン電池）に比べてエネルギー密度が非常に小さいため、容量を増加させるには体積的、重量的な限界がある。これに加え、第二蓄電部（電気二重層キャパシタ）の動作を補償する周辺回路の規模も大きくなり、設計・製造コストが増加するという問題も生じる。

しかし、充放電制御装置１を用いれば、上記のとおり、第一蓄電部２０における放電量が１００ｋＷ未満であれば、優先的に第一蓄電部２０に放電させることとしている。すなわち充放電制御装置１は、少なくとも「放電時」においては、第二蓄電部２１に放電させる電力より大きい電力を第一蓄電部２０に放電させることで、第二蓄電部２１のＳＯＣを必要以上に低下させないようにしている。したがって、第二蓄電部２１の搭載容量を最小限に抑えるという効果が得られる。

ところで、充放電制御装置１が「基本ロジック」動作で制御する場合、蓄電装置２における充放電は、専ら第一蓄電部２０が優先されることとなる。このため、移動車両４の「加速時」における第二蓄電部２１の負担分（Ｐｄ２）が「減速時」における回復分（Ｐｃ２）を常に上回ることとなり、加速／減速を繰り返すうちに第二蓄電部２１はＳＯＣが徐々に減少する。したがって、上記「基本ロジック」動作を継続するためには、第二蓄電部２１の容量をある程度増大させる必要がある。ここで、本実施形態による充放電制御装置１は、第二蓄電部２１における蓄電量Ｑが所定の閾蓄電量値Ｑｔｈを下回った場合には、「ＳＯＣ上昇ロジック」に基づく処理に移行することを特徴としている（図３）。

図１１は、本発明の一実施形態による「ＳＯＣ上昇ロジック」に基づく蓄電装置の充放電電力パターンを示す図である。
充放電制御装置１が「ＳＯＣ上昇ロジック」に基づいて蓄電装置２の充放電電力を制御した場合について、図１１を参照しながら以下に説明する。
まず移動車両４が「停車中」の場合（期間Ｔ２１）、消費電力（Ｐｄｔ）は５０ｋＷである。すなわち、消費電力（Ｐｄｔ）が第二の閾電力値（Ｐｔｈ２）以上であるから、充放電制御装置１の判定部１０は、第一蓄電部２０に１００ｋＷ（＝Ｐｔｈ１）を放電させることとなる。ここで、第一蓄電部２０が放電した１００ｋＷのうちの５０ｋＷがモーター３２にて消費されることとなるが、その余剰電力分（残りの５０ｋＷ）は第二蓄電部２１への充電電力とする（図５のステップＳ３２）。次に移動車両４が「加速中」となった場合（期間Ｔ２２）、消費電力（Ｐｄｔ）は５０ｋＷから３００ｋＷまで上昇する。この期間において、消費電力（Ｐｄｔ）が１００ｋＷを上回った場合、判定部１０は第一蓄電部２０における放電電力は１００ｋＷを維持し、１００ｋＷを上回る分の電力は第二蓄電部２１に放電させることで不足分を充足する（図５のステップＳ２２）。次に移動車両４が「走行中」となった場合（期間Ｔ２３）、消費電力（Ｐｄｔ）は１００ｋＷを維持しているため、判定部１０は引き続き第一蓄電部２０が１００ｋＷの電力を放電する（余剰電力がゼロのため、第二蓄電部２１には充電されない）。そして、移動車両４が「減速中」となった場合（期間Ｔ２４）、モーター３２にて最大２００ｋＷの回生電力（Ｐｃｔ）が発生する。この期間において、回生電力（Ｐｃｔ）が１００ｋＷを上回る期間中は、判定部１０は第二蓄電部２１における充電電力を１００ｋＷ（＝Ｐｔｈ４）で維持し、１００ｋＷを上回る分の電力を第一蓄電部２０に充電させる（図７のステップＳ３４）。そして回生電力（Ｐｃｔ）が１００ｋＷを下回ってからは、判定部１０は専ら第二蓄電部２１に充電させる（図７のステップＳ３５）。なお、期間Ｔ２４（減速中）から期間Ｔ２１（停車中）に復帰する間、消費電力（Ｐｄｔ）が５０ｋＷ未満である場合には、判定部１０は専ら第一蓄電部２０に放電させることとする（図５のステップＳ３３）。

そして、以上に説明した「ＳＯＣ上昇ロジック」によれば、充放電制御装置１は、例えば移動車両４が「停車中」の場合、第一蓄電部２０に放電させる電力（Ｐｄ１）の一部を第二蓄電部２１への充電電力（Ｐｃ２）に充て、第二蓄電部２１の回復処理を行う。そして充放電制御装置１は、「減速時」に発生する回生電力（Ｐｃｔ）は、第二蓄電部２１を優先的に充電させる。このような「ＳＯＣ上昇ロジック」に基づいて、充放電制御装置１は、第二蓄電部２１のＳＯＣの上昇を図る。

したがって、充放電制御装置１によれば、第二蓄電部２１のＳＯＣが減少してきた場合にも、第二蓄電部２１の回復処理が行われることとなるため、第二蓄電部２１の搭載容量を最小限に抑えるという効果が得られる。なお「ＳＯＣ上昇ロジック」においては、相対的に第一蓄電部２０の負担が増すこととなるが、１００ｋＷ以上の高電力による充放電は引き続き制限されているため、第一蓄電部２０における長寿命化の効果は依然として有効である。

以上のとおり、本発明の充放電制御装置１によれば、第一蓄電部２０（リチウムイオン電池）及び第二蓄電部２１（電気二重層キャパシタ）への充放電を適切に制御するという効果が得られる。

ところで、本実施形態による充放電制御装置１は、「充電時」、「放電時」それぞれの「基本ロジック」及び「ＳＯＣ上昇ロジック」を設定していたが、本実施形態においては、この全ての処理を備えている必要はない。すなわち充放電制御装置１は、充電時のみ、または、放電時のみ「基本ロジック」及び「ＳＯＣ上昇ロジック」に基づく処理を行う態様であっても構わない。さらに、本実施形態による充放電制御装置１は「ＳＯＣ上昇ロジック」のみで動作する態様であっても構わない。上記のように、充放電制御装置１の機能を、上述したものの一部に限定した態様であっても本発明の効果を得ることができる。

図１２は、本発明の一実施形態による充放電制御装置の構成を示す第二の図である。
また、上記のように一部の機能に限定した場合、本実施形態による充放電制御装置１は、有効とする機能に合わせて構成を簡略化してもよい。例えば、充放電制御装置１が放電時のみ「基本ロジック」及び「ＳＯＣ上昇ロジック」で動作する場合、充放電制御装置１の構成は、図１２に示す通り、判定部１０は、ノードＮ１及びノードＮ２のみを参照し、一つの充放電制御部（第二充放電部１２）を備えるのみで実現できる。

図１３は、本発明の一実施形態による蓄電システムの構成を示す図である。
なお、本実施形態においては、上記に説明した充放電制御装置１と蓄電装置２を備えた蓄電システム５を構成してもよい。ここで、本実施形態による蓄電システム５は、図８に示すような移動車両４に用いられる態様に限定されない。例えば、蓄電システム５は家庭内蓄電設備として利用できるものである。この場合負荷３０は、家庭にて一般的に利用される家電製品等であり、発電機３１はソーラーパネル等の発電設備である。

なお、上述の充放電制御装置１は、内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した充放電制御装置１における各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

１・・・充放電制御装置
１０・・・判定部
１１・・・第一充放電部
１２・・・第二充放電部
２・・・蓄電装置
２０・・・第一蓄電部
２１・・・第二蓄電部
３０・・・負荷
３１・・・発電機
３２・・・モーター
４・・・移動車両
５・・・蓄電システム

Claims

負荷及び発電機に接続され、
エネルギー密度が相対的に高い第一蓄電部と、エネルギー密度が相対的に低い第二蓄電部と、を備える蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置であって、
前記第一蓄電部及び前記第二蓄電部における充放電電力値、前記負荷で消費される消費電力値、前記発電機から供給される充電電力値のうち何れか一つ又は複数を検出し、当該検出した電力値に基づく充放電制御信号を出力する判定部と、
前記充放電制御信号に基づいて、前記第一蓄電部に充放電させる第一充放電部と、前記第二蓄電部に充放電させる第二充放電部の何れか一方または両方と、
を備え、
前記判定部は、
前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給する場合において、前記負荷で消費される消費電力が、前記第一蓄電部に放電させる電力の上限値を示す第一の閾電力値以上である場合には、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値を上回る分の電力を前記第二蓄電部に放電させ、
前記消費電力が、前記第一の閾電力値未満に設定された第二の閾電力値未満である場合には、前記消費電力の全部を前記第一蓄電部に放電させ、
前記消費電力が、前記第二の閾電力値以上かつ前記第一の閾電力値未満である場合には、前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記第一の閾電力値に相当する電力から前記消費電力を差し引いた余剰電力を前記第二蓄電部に充電する
ことを特徴とする充放電制御装置。
前記判定部は、
前記消費電力が前記第二の閾電力値以上かつ前記第一の閾電力値未満である場合において、
前記第二蓄電部における蓄電量が所定の閾蓄電量値以上である場合には、
前記消費電力の全部を前記第一蓄電部に放電させる
ことを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
前記判定部は、
前記発電機から前記蓄電装置に電力を供給する場合において、
前記第二蓄電部における蓄電量が所定の閾蓄電量値以上である場合には、前記第二蓄電部に充電させる電力よりも大きい電力を前記第一蓄電部に充電させ、
前記第二蓄電部における蓄電量が所定の閾蓄電量値未満である場合には、前記第一蓄電部に充電させる電力よりも大きい電力を前記第二蓄電部に充電させる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の充放電制御装置。
前記判定部は、
前記第二蓄電部における蓄電量が所定の閾蓄電量値以上である場合において、
前記発電機から供給される充電電力が前記第一蓄電部に充電させる電力の上限値を示す第三の閾電力値以上である場合には、
前記充電電力のうち前記第三の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に充電させるとともに、前記充電電力のうち前記第三の閾電力値を上回る分の電力を前記第二蓄電部に充電させ、
前記充電電力が前記第三の閾電力値未満である場合には、
前記充電電力の全部を前記第一蓄電部に充電させる
ことを特徴とする請求項３に記載の充放電制御装置。
前記判定部は、
前記第二蓄電部における蓄電量が所定の閾蓄電量値未満である場合において、
前記発電機から供給される充電電力が前記第二蓄電部に充電させる電力の上限値を示す第四の閾電力値以上である場合には、
前記充電電力のうち前記第四の閾電力値に相当する電力を前記第二蓄電部に充電させるとともに、前記充電電力のうち前記第四の閾電力値を上回る分の電力を前記第一蓄電部に充電させ、
前記充電電力が前記第四の閾電力値未満である場合には、
前記充電電力の全てを前記第二蓄電部に充電させる
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の充放電制御装置。
エネルギー密度が相対的に高い第一蓄電部と、エネルギー密度が相対的に低い第二蓄電部と、を備える蓄電装置と、
充放電制御装置と、
モーターと、
を備える移動車両であって、
前記モーターは、
前記移動車両を加速させる場合において、加速時に必要とする消費電力を前記蓄電装置から供給する負荷として機能するとともに、
前記移動車両を減速させる場合において、減速時に発生する回生電力を前記蓄電装置へと供給する発電機として機能し、
前記充放電制御装置は、
前記モーターに接続され、
前記第一蓄電部及び前記第二蓄電部における充放電電力値、前記モーターで消費される消費電力値、前記モーターから供給される充電電力値のうち何れか一つ又は複数を検出し、当該検出した電力値に基づく充放電制御信号を出力する判定部と、
前記充放電制御信号に基づいて、前記第一蓄電部に充放電させる第一充放電部と、前記第二蓄電部に充放電させる第二充放電部の何れか一方または両方と、
を備え、
前記判定部は、
前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給する場合において、前記負荷で消費される消費電力が、前記第一蓄電部に放電させる電力の上限値を示す第一の閾電力値以上である場合には、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値を上回る分の電力を前記第二蓄電部に放電させ、
前記消費電力が、前記第一の閾電力値未満に設定された第二の閾電力値未満である場合には、前記消費電力の全部を前記第一蓄電部に放電させ、
前記消費電力が、前記第二の閾電力値以上かつ前記第一の閾電力値未満である場合には、前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記第一の閾電力値に相当する電力から前記消費電力を差し引いた余剰電力を前記第二蓄電部に充電する
ことを特徴とする移動車両。
エネルギー密度が相対的に高い第一蓄電部と、エネルギー密度が相対的に低い第二蓄電部と、を備える蓄電装置と、
充放電制御装置と、
を備える蓄電システムであって、
前記充放電制御装置は、
負荷及び発電機に接続され、
前記第一蓄電部及び前記第二蓄電部における充放電電力値、前記負荷で消費される消費電力値、前記発電機から供給される充電電力値のうち何れか一つ又は複数を検出し、当該検出した電力値に基づく充放電制御信号を出力する判定部と、
前記充放電制御信号に基づいて、前記第一蓄電部に充放電させる第一充放電部と、前記第二蓄電部に充放電させる第二充放電部の何れか一方または両方と、
を備え、
前記判定部は、
前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給する場合において、前記負荷で消費される消費電力が、前記第一蓄電部に放電させる電力の上限値を示す第一の閾電力値以上である場合には、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値を上回る分の電力を前記第二蓄電部に放電させ、
前記消費電力が、前記第一の閾電力値未満に設定された第二の閾電力値未満である場合には、前記消費電力の全部を前記第一蓄電部に放電させ、
前記消費電力が、前記第二の閾電力値以上かつ前記第一の閾電力値未満である場合には、前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記第一の閾電力値に相当する電力から前記消費電力を差し引いた余剰電力を前記第二蓄電部に充電する
ことを特徴とする蓄電システム。
負荷及び発電機に接続された、エネルギー密度が相対的に高い第一蓄電部と、エネルギー密度が相対的に低い第二蓄電部と、を備える蓄電装置の充放電を制御する充放電制御方法であって、
判定部が、前記第一蓄電部及び前記第二蓄電部における充放電電力値、前記負荷で消費される消費電力値、前記発電機から供給される充電電力値のうちいずれか一つまたは複数を検出するとともに、当該検出した電力値に基づく充放電制御信号を出力し、
第一充放電部、第二充放電部の何れか一方または両方が、前記充放電制御信号に基づいて、第一蓄電部、第二蓄電部の何れか一方または両方を充放電させ、
前記判定部は、更に、
前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給する場合において、前記負荷で消費される消費電力が、前記第一蓄電部に放電させる電力の上限値を示す第一の閾電力値以上である場合には、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値を上回る分の電力を前記第二蓄電部に放電させ、
前記消費電力が、前記第一の閾電力値未満に設定された第二の閾電力値未満である場合には、前記消費電力の全部を前記第一蓄電部に放電させ、
前記消費電力が、前記第二の閾電力値以上かつ前記第一の閾電力値未満である場合には、前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記第一の閾電力値に相当する電力から前記消費電力を差し引いた余剰電力を前記第二蓄電部に充電する
充放電制御方法。
負荷及び発電機に接続された、エネルギー密度が相対的に高い第一蓄電部と、エネルギー密度が相対的に低い第二蓄電部と、を備える蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置に備えられたコンピュータを、
前記発電機から前記蓄電装置に供給される電力、及び、前記蓄電装置から前記負荷に供給される電力に応じて、前記第一蓄電部及び前記第二蓄電部に充放電させる電力を決定する充放電制御手段
として機能させ、
前記充放電制御手段は、
前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給する場合において、前記負荷で消費される消費電力が、前記第一蓄電部に放電させる電力の上限値を示す第一の閾電力値以上である場合には、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記消費電力のうち前記第一の閾電力値を上回る分の電力を前記第二蓄電部に放電させ、
前記消費電力が、前記第一の閾電力値未満に設定された第二の閾電力値未満である場合には、前記消費電力の全部を前記第一蓄電部に放電させ、
前記消費電力が、前記第二の閾電力値以上かつ前記第一の閾電力値未満である場合には、前記第一の閾電力値に相当する電力を前記第一蓄電部に放電させるとともに、前記第一の閾電力値に相当する電力から前記消費電力を差し引いた余剰電力を前記第二蓄電部に充電する
ことを特徴とするプログラム。