JP6314701B2

JP6314701B2 - 蓄電器接続状態制御装置

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Publication number: JP6314701B2
Application number: JP2014136068A
Authority: JP
Inventors: 幸範原田; 藤田　武志; 武志藤田; 土岐　吉正; 吉正土岐
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2034-07-01
Also published as: JP2016015810A

Description

この発明は、蓄電器接続状態制御装置に関する。

電気自動車(Electronic Vehicle)やハイブリッド電気自動車(Hybrid Electronic Vehicle)のように電気モーターで駆動される電動車両が普及し始めている。電動車両に使用される蓄電器は、出力密度が高くまた信頼性耐久性にも優れ非常に高性能である。そこで、車載用としての役割を終えた後でも、他の用途に十分耐えられる。そこで、特許文献１では、車載用蓄電器の再利用（リユース）が提案されている。

特開２０１１−１２９３２７号公報

発明者らも、車載用としての役割を終えた蓄電器を再利用する蓄電システムを開発中である。車載用としての役割を終えた蓄電器は、使用履歴によって性能がバラつく。そのため、何ら工夫しなければ、蓄電器の性能を十分に引き出すことができず、また蓄電器の寿命を短くしてしまうということを知見した。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた。本発明の目的は、蓄電器を多数用いる蓄電システムにおいて、蓄電器の性能を十分に引き出しつつ、蓄電器の長寿命化を図ることができる蓄電システムの充放電制御装置を提供することである。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。

本発明による蓄電器接続状態制御装置のひとつの実施形態は、断続器を介して並列接続された蓄電器を有する複数の蓄電器グループを、直列接続して構成される蓄電システムにおける蓄電器接続状態制御装置である。そして、前記各蓄電器グループの通電特性値の最大許容値である許容通電特性値をそれぞれ設定するグループ許容値設定部と、前記各蓄電器グループの許容通電特性値のなかの最小値をシステムの許容通電特性値として設定するシステム特性値設定部と、前記システムの許容通電特性値に応じて前記断続器を制御する断続器制御部と、を有することを特徴とする。

この実施形態によれば、各蓄電器グループの許容通電特性値をそれぞれ設定し、設定された許容通電特性値のなかの最小値をシステムの許容通電特性値として設定し、システムの許容通電特性値に応じて前記断続器を制御するので、蓄電器の性能を十分に引き出しつつ、蓄電器の長寿命化を図ることができる。

図１は、本発明による充放電制御装置を適用する蓄電システムの一例を示す図である。図２は、蓄電システムにおける蓄電器の許容充放電電流値の一例を示す図である。図３は、第１蓄電器グループ１０での蓄電器の接続パターン及びパターン毎の許容充放電電流値を示す図である。図４は、第２蓄電器グループ２０での蓄電器の接続パターン及びパターン毎の許容充放電電流値を示す図である。図５は、第３蓄電器グループ３０での蓄電器の接続パターン及びパターン毎の許容充放電電流値を示す図である。図６は、本発明による充放電制御装置のコントローラーが実行する、蓄電器グループ許容電流値演算の内容を示すフローチャートである。図７は、本発明による充放電制御装置のコントローラーが実行する、システム電流値演算の内容を示すフローチャートである。図８は、第１蓄電器グループ１０での蓄電器の接続パターン及びその接続パターンの採用可否の判定結果を示す図である。図９は、第２蓄電器グループ２０での蓄電器の接続パターン及びその接続パターンの採用可否の判定結果を示す図である。図１０は、第３蓄電器グループ３０での蓄電器の接続パターン及びその接続パターンの採用可否の判定結果を示す図である。図１１は、Ｎk個の蓄電器からなる第ｋ蓄電器グループの接続数ｊの場合の接続パターンを採用できるか否かを判定するフローチャートである。図１２は、Ｎk個の蓄電器からなる第ｋ蓄電器グループの接続パターンの選択処理のフローチャートである。図１３は、第１蓄電器グループ１０での蓄電器の接続パターン及びその接続パターンのユーザー又は負荷の要求による出力電流値Ｉuserとの関係での採用可否の判定結果を示す図である。図１４は、第２蓄電器グループ２０での蓄電器の接続パターン及びその接続パターンのユーザー又は負荷の要求による出力電流値Ｉuserとの関係での採用可否の判定結果を示す図である。図１５は、第３蓄電器グループ３０での蓄電器の接続パターン及びその接続パターンのユーザー又は負荷の要求による出力電流値Ｉuserとの関係での採用可否の判定結果を示す図である。図１６は、第１蓄電器グループ１０での蓄電器の接続パターン及びその接続パターンのユーザー又は負荷の要求による出力上限電流値Ｉuser_UPRとの関係での採用可否の判定結果を示す図である。図１７は、第２蓄電器グループ２０での蓄電器の接続パターン及びその接続パターンのユーザー又は負荷の要求による出力上限電流値Ｉuser_UPRとの関係での採用可否の判定結果を示す図である。図１８は、第３蓄電器グループ３０での蓄電器の接続パターン及びその接続パターンのユーザー又は負荷の要求による出力上限電流値Ｉuser_UPRとの関係での採用可否の判定結果を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明による充放電制御装置を適用する蓄電システムの一例を示す図である。

蓄電システム１は、第１蓄電器グループ１０と、第２蓄電器グループ２０と、第３蓄電器グループ３０と、を有する。

第１蓄電器グループ１０には、断続スイッチ１１１〜１１４を介して接続された蓄電器１１〜１４が含まれる。蓄電器１１〜１４は、並列接続されている。第２蓄電器グループ２０には、断続スイッチ２２１〜２２２を介して接続された蓄電器２１〜２２が含まれる。蓄電器２１〜２２は、並列接続されている。第３蓄電器グループ３０には、断続スイッチ３３１〜３３４を介して接続された蓄電器３１〜３４が含まれる。蓄電器３１〜３４は、並列接続されている。各蓄電器が電動車両で使用されたモジュールであり、内部ではバッテリーセルが直列接続されて構成される。各蓄電器には、それぞれ電流（電圧）センサー及び温度センサーが設けられる。各蓄電器（バッテリーセル）に流すことができる許容充放電電流値は、バッテリーセルぞれぞれの温度や内部抵抗などに基づいて公知の手法で演算され、その許容充放電電流値を超えないか否かが電流センサーでモニターされる。

そして、第１蓄電器グループ１０、第２蓄電器グループ２０、第３蓄電器グループ３０が直列接続されて、さらに充放電器４０に接続されて蓄電システム１が構成される。充放電器４０から系統電力が供給され、また充放電器４０から負荷に電力を供給する。

各蓄電器グループ１０〜３０に含まれる蓄電器１１〜１４，２１〜２２，３１〜３４の接続状態、すなわち、断続器１１１〜１１４，２２１〜２２２，３３１〜３３４のＯＮ／ＯＦＦは、充放電制御器（コントローラー）１００によって制御される。

ここで、発明の理解を容易にするために、図２を参照して本発明が解決しようとする課題について説明する。

この発明で用いる蓄電器は、再利用品なので、電力貯蔵能力がバラつく。そのため、たとえば図２に示されるように、蓄電器によって許容充放電電流値が異なる。図２の第１蓄電器グループ１０には、許容充放電電流値が１０Ａの蓄電器１１と、７Ａの蓄電器１２と、５Ａの蓄電器１３と、３Ａの蓄電器１４とが混在している。また第２蓄電器グループ２０には、許容充放電電流値が９Ａの蓄電器２１と、４Ａの蓄電器２２とが混在している。また第３蓄電器グループ３０には、許容充放電電流値が８Ａの蓄電器３１と、７Ａの蓄電器３２と、４Ａの蓄電器３３と、２Ａの蓄電器３４とが混在している。各蓄電器に許容充放電電流値を超える電流を流しては、蓄電器の劣化が促進されてしまい、蓄電器の寿命を短くしてしまう。図２のように、第１蓄電器グループ１０、第２蓄電器グループ２０、第３蓄電器グループ３０が直列接続されていると、各蓄電器グループには、同じ電流値が流れる。また各蓄電器の内部抵抗は、ほぼ同じであり、並列接続されている場合は、電流がほぼ均等に別れて流れる。このようなことを考慮して、各蓄電器に許容充放電電流値を超えないように、かつできるだけ多くの電流を流すことで、蓄電システムの性能をできるだけ高く維持しつつ、長寿命化を図ることができる充放電制御装置を開発した。具体的な内容は以下に説明される。

図３は、第１蓄電器グループ１０での蓄電器の接続パターン及びパターン毎の許容充放電電流値を示す図である。なお図中、○は接続状態を示し、−は非接続状態を示す。

最初に接続数が１の場合を考える。１０Ａの蓄電器１１だけを接続したときの第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、１０Ａである。７Ａの蓄電器１２だけを接続したときの第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、７Ａである。５Ａの蓄電器１３だけを接続したときの第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、５Ａである。３Ａの蓄電器１４だけを接続したときの第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、３Ａである。したがって、接続数が１の場合には、第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、１０Ａの蓄電器１１だけを接続したときに最大になる。

次に接続数が２の場合を考える。１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２を接続したときは、７Ａの蓄電器１２を保護するために、７Ａを超える充電電流を流したくない。そこで、７Ａで制限して、１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２のぞれぞれに７Ａを流すことで、第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、１４Ａになる。

１０Ａの蓄電器１１及び５Ａの蓄電器１３を接続したときは、５Ａの蓄電器１３を保護するために、５Ａを超える充電電流を流したくない。そこで、５Ａで制限して、１０Ａの蓄電器１１及び５Ａの蓄電器１３のぞれぞれに５Ａを流すことで、第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、１０Ａになる。

１０Ａの蓄電器１１及び３Ａの蓄電器１４を接続したときは、３Ａの蓄電器１４を保護するために、３Ａを超える充電電流を流したくない。そこで、３Ａで制限して、１０Ａの蓄電器１１及び３Ａの蓄電器１４のぞれぞれに３Ａを流すことで、第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、６Ａになる。

７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３を接続したときは、５Ａの蓄電器１３を保護するために、５Ａを超える充電電流を流したくない。そこで、５Ａで制限して、７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３のぞれぞれに５Ａを流すことで、第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、１０Ａになる。

７Ａの蓄電器１２及び３Ａの蓄電器１４を接続したときは、３Ａの蓄電器１４を保護するために、３Ａを超える充電電流を流したくない。そこで、３Ａで制限して、７Ａの蓄電器１２及び３Ａの蓄電器１４のぞれぞれに３Ａを流すことで、第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、６Ａになる。

５Ａの蓄電器１３及び３Ａの蓄電器１４を接続したときは、３Ａの蓄電器１４を保護するために、３Ａを超える充電電流を流したくない。そこで、３Ａで制限して、５Ａの蓄電器１３及び３Ａの蓄電器１４のぞれぞれに３Ａを流すことで、第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、６Ａになる。

したがって、接続数が２の場合には、第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２を接続したときに最大になる。

次に接続数が３の場合を考える。１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３を接続したときは、５Ａの蓄電器１３を保護するために、５Ａを超える充電電流を流したくない。そこで、５Ａで制限して、１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３のぞれぞれに５Ａを流すことで、第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、１５Ａになる。

１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び３Ａの蓄電器１４を接続したときは、３Ａの蓄電器１４を保護するために、３Ａを超える充電電流を流したくない。そこで、３Ａで制限して、１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び３Ａの蓄電器１４のぞれぞれに３Ａを流すことで、第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、９Ａになる。

１０Ａの蓄電器１１及び５Ａの蓄電器１３及び３Ａの蓄電器１４を接続したときは、３Ａの蓄電器１４を保護するために、３Ａを超える充電電流を流したくない。そこで、３Ａで制限して、１０Ａの蓄電器１１及び５Ａの蓄電器１３及び３Ａの蓄電器１４のぞれぞれに３Ａを流すことで、第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、９Ａになる。

７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３及び３Ａの蓄電器１４を接続したときは、３Ａの蓄電器１４を保護するために、３Ａを超える充電電流を流したくない。そこで、３Ａで制限して、７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３及び３Ａの蓄電器１４のぞれぞれに３Ａを流すことで、第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、９Ａになる。

したがって、接続数が３の場合には、第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３を接続したときに最大になる。

次に接続数が４の場合を考える。１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３及び３Ａの蓄電器１４を接続したときは、３Ａの蓄電器１４を保護するために、３Ａを超える充電電流を流したくない。そこで、３Ａで制限して、１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３及び３Ａの蓄電器１４のぞれぞれに３Ａを流すことで、第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流は、１２Ａになる。

これらから判るように、１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３を接続した場合に、第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流が最大（１５Ａ）になる。

以上のように、第１蓄電器グループ１０での蓄電器のすべての接続パターン毎に許容充放電電流値を求めて、最大値を選択してもよいが、簡易的には、許容充放電電流値が大きいほうから蓄電器を選択して、選択した蓄電器のうち、許容充放電電流値が最小な値に、接続数を乗算することで、接続数毎に最大の許容充放電電流値を求めることができる。

すなわち、接続数が１であれば、許容充放電電流値が最大の蓄電器１１を接続することで、許容充放電電流値が１０Ａになる。

接続数が２であれば、許容充放電電流値が大きいほうから２つの蓄電器（１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２）を選択して、選択した蓄電器のうち許容充放電電流値が最小な値（換言すれば大きいほうから２番目の許容充放電電流値；７Ａ）に接続数２を乗算することで、接続数が２の場合の最大の許容充放電電流値１４Ａを求めることができる。

接続数が３であれば、許容充放電電流値が大きいほうから３つの蓄電器（１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３）を選択して、選択した蓄電器のうち許容充放電電流値が最小な値（換言すれば大きいほうから３番目の許容充放電電流値；５Ａ）に接続数３を乗算することで、接続数が３の場合の最大の許容充放電電流値１５Ａを求めることができる。

接続数が４であれば、すべての蓄電器（１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３及び３Ａの蓄電器１４）を選択して、選択した蓄電器のうち許容充放電電流値が最小な値（換言すれば大きいほうから４番目の許容充放電電流値；３Ａ）に接続数４を乗算することで、接続数が４の場合の最大の許容充放電電流値１２Ａを求めることができる。

そして、接続数が１の場合の最大の許容充放電電流値（１０Ａ）、接続数が２の場合の最大の許容充放電電流値（１４Ａ）、接続数が３の場合の最大の許容充放電電流値（１５Ａ）、接続数が４の場合の最大の許容充放電電流値（１２Ａ）のうち、最大の許容充放電電流値となるのは、１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３を接続した場合の１５Ａである。

このようにして、第１蓄電器グループ１０における最大の許容充放電電流値を求めることができる。

第２蓄電器グループ２０及び第３蓄電器グループ３０についても、蓄電器のすべての接続パターン毎に許容充放電電流値を求めると、図４及び図５のようになるが、上述のように演算によって求める場合は、以下のようになる。

第２蓄電器グループ２０において、接続数が１であれば、許容充放電電流値が最大の蓄電器２１を接続することで、許容充放電電流値が９Ａになる。

接続数が２であれば、２つの蓄電器（９Ａの蓄電器２１及び４Ａの蓄電器２２）を選択して、選択した蓄電器のうち許容充放電電流値が最小な値（換言すれば大きいほうから２番目の許容充放電電流値；４Ａ）に接続数２を乗算することで、接続数が２の場合の最大の許容充放電電流値８Ａを求めることができる。

そして、接続数が１の場合の許容充放電電流値（９Ａ）、接続数が２の場合の許容充放電電流値（８Ａ）のうち、最大の許容充放電電流値となるのは、９Ａの蓄電器２１だけを接続した場合の９Ａである。

第３蓄電器グループ３０において、接続数が１であれば、許容充放電電流値が最大の蓄電器３１を接続することで、許容充放電電流値が８Ａになる。

接続数が２であれば、許容充放電電流値が大きいほうから２つの蓄電器（８Ａの蓄電器３１及び７Ａの蓄電器３２）を選択して、選択した蓄電器のうち許容充放電電流値が最小な値（換言すれば大きいほうから２番目の許容充放電電流値；７Ａ）に接続数２を乗算することで、接続数が２の場合の最大の許容充放電電流値１４Ａを求めることができる。

接続数が３であれば、許容充放電電流値が大きいほうから３つの蓄電器（８Ａの蓄電器３１及び７Ａの蓄電器３２及び４Ａの蓄電器３３）を選択して、選択した蓄電器のうち許容充放電電流値が最小な値（換言すれば大きいほうから３番目の許容充放電電流値；４Ａ）に接続数３を乗算することで、接続数が３の場合の最大の許容充放電電流値１２Ａを求めることができる。

接続数が４であれば、すべての蓄電器（８Ａの蓄電器３１及び７Ａの蓄電器３２及び４Ａの蓄電器３３及び２Ａの蓄電器３４）を選択して、選択した蓄電器のうち許容充放電電流値が最小な値（換言すれば大きいほうから４番目の許容充放電電流値；２Ａ）に接続数４を乗算することで、接続数が４の場合の最大の許容充放電電流値８Ａを求めることができる。

そして、接続数が１の場合の最大の許容充放電電流値（８Ａ）、接続数が２の場合の最大の許容充放電電流値（１４Ａ）、接続数が３の場合の最大の許容充放電電流値（１２Ａ）、接続数が４の場合の最大の許容充放電電流値（８Ａ）のうち、最大の許容充放電電流値となるのは、８Ａの蓄電器３１及び７Ａの蓄電器３２を接続した場合の１４Ａである。

このように、第１蓄電器グループ１０の許容充放電電流値は１５Ａであり、第２蓄電器グループ２０の許容充放電電流値は９Ａであり、第３蓄電器グループ３０の許容充放電電流値は１４Ａであるが、各蓄電器グループを直列接続されていると、各蓄電器グループには、同じ電流値が流れるので、本実施形態では、蓄電システム１に流す充放電電流を９Ａに抑えることで、第２蓄電器グループ２０を保護するようにした。具体的な制御フローチャートは以下のようになる。

図６は、本発明による充放電制御装置のコントローラーが実行する、蓄電器グループ許容電流値演算の内容を示すフローチャートである。

なお第ｋ蓄電器グループの中で各蓄電器の許容電流値は、ソートされて大きい方からＩk1，Ｉk2，・・・，ＩkＮkと並べられている。

ステップＳ１１０においてコントローラーは、第ｋ蓄電器グループにおいて接続数が１の場合の最大の許容充放電電流値Ｉ_kGroup_1を演算する。具体的には、一番大きい許容電流値Ｉk1に接続数１を乗算して、Ｉ_kGroup_1を求める。

ステップＳ１２０においてコントローラーは、第ｋ蓄電器グループにおいて接続数が２の場合の最大の許容充放電電流値Ｉ_kGroup_2を演算する。具体的には、２番目に大きい許容電流値Ｉk2に接続数２を乗算して、Ｉ_kGroup_2を求める。

以下順次繰り返し、ステップＳ１３０においてコントローラーは、第ｋ蓄電器グループにおいて接続数がＮkの場合の最大の許容充放電電流値Ｉ_kGroup_Ｎkを演算する。具体的には、Ｎk番目に大きい許容電流値ＩkＮkに接続数Ｎkを乗算して、Ｉ_kGroup_Ｎkを求める。

ステップＳ１４０においてコントローラーは、第ｋ蓄電器グループの許容充放電電流値Ｉ_kGroupを演算する。具体的には、各接続数毎に演算した許容充放電電流値の中の最大値をＩ_kGroupとする。

第１蓄電器グループ１０に対して、上記フローチャートが実行されると、ステップＳ１１０において、接続数が１の場合の最大の許容充放電電流値Ｉ_1Group_1＝Ｉ11×１＝１０Ａとして演算される。ステップＳ１２０において、接続数が２の場合の最大の許容充放電電流値Ｉ_1Group_2＝Ｉ12×２＝１４Ａとして演算される。これが順次繰り返されて、接続数が３の場合の最大の許容充放電電流値Ｉ_1Group_3＝Ｉ13×３＝１５Ａとして演算され、ステップＳ１３０において、接続数が４の場合の最大の許容充放電電流値Ｉ_1Group_4＝Ｉ14×４＝１２Ａとして演算される。そしてステップＳ１４０において、第１蓄電器グループの許容充放電電流値Ｉ_1Group＝１５Ａが求められる。

第２蓄電器グループ２０及び第３蓄電器グループ３０に対しても、同様に実行される。

図７は、本発明による充放電制御装置のコントローラーが実行する、システム電流値演算の内容を示すフローチャートである。

ステップＳ２１０においてコントローラーは、上記で演算した各蓄電器グループの許容充放電電流値の中から最小値をシステム電流値Ｉsysとする。

そして、コントローラーは、このシステム電流値Ｉsysを実現できるように、各断続スイッチを制御する。

この実施形態によれば、性能がバラつく蓄電器を使用しても、各蓄電器の許容充放電電流値を超えることなく、かつできるだけ多くの電流を流すことができるので、蓄電システムの性能をできるだけ高く維持しつつ、長寿命化を図ることができるのである。

（第２実施形態）
図８は、第１蓄電器グループ１０での蓄電器の接続パターン及びその接続パターンの採用可否の判定結果を示す図である。なお図中、○は接続可能であることを示し、●は接続不能であることを示し、−は接続パターンからの除外を示す。

図１の蓄電システム１のシステム電流値Ｉsysは、上述の通り、９Ａである。このとき、第１蓄電器グループ１０に９Ａ流れる。図８には、このシステム電流値Ｉsysを流す場合における第１蓄電器グループ１０の蓄電器の接続パターンが示されている。

接続数が１のときの接続パターンとしては、１０Ａの蓄電器１１だけを接続するパターンと、７Ａの蓄電器１２だけを接続するパターンと、５Ａの蓄電器１３だけを接続するパターンと、３Ａの蓄電器１４だけを接続するパターンとの４パターンがある。１０Ａの蓄電器１１だけを接続する場合は、システム電流値Ｉsys（９Ａ）が１０Ａを超えないので許容される。７Ａの蓄電器１２だけを接続する場合は、システム電流値Ｉsys（９Ａ）が７Ａを超えてしまうので許容されない。したがって７Ａの蓄電器１２の接続は、不能である。５Ａの蓄電器１３だけを接続する場合は、システム電流値Ｉsys（９Ａ）が５Ａを超えてしまうので許容されない。したがって５Ａの蓄電器１３の接続は、不能である。３Ａの蓄電器１４だけを接続する場合は、システム電流値Ｉsys（９Ａ）が３Ａを超えてしまうので許容されない。したがって３Ａの蓄電器１４の接続は、不能である。以上から、システム電流値Ｉsys（９Ａ）が流れる場合に採用可能な接続パターンは、１０Ａの蓄電器１１だけを接続するパターンである。

接続数が２の場合は、システム電流値Ｉsys（９Ａ）の１／２、すなわち４．５Ａが分配されて、接続された蓄電器に流れるので、各蓄電器に４．５Ａを流すことができるか否かで接続パターンの採用可否が判断される。この場合、１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３に４．５Ａを流すことはできるが、３Ａの蓄電器１４に４．５Ａを流すことはできない。したがって、１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２を接続するパターンは、可能である。また１０Ａの蓄電器１１及び５Ａの蓄電器１３を接続するパターンも、可能である。１０Ａの蓄電器１１及び３Ａの蓄電器１４を接続するパターンは、３Ａの蓄電器１４に４．５Ａを流すことはできないので、不能である。７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３を接続するパターンは、可能である。７Ａの蓄電器１２及び３Ａの蓄電器１４を接続するパターンは、３Ａの蓄電器１４に４．５Ａを流すことはできないので、不能である。５Ａの蓄電器１３及び３Ａの蓄電器１４を接続するパターンは、３Ａの蓄電器１４に４．５Ａを流すことはできないので、不能である。

接続数が３の場合は、システム電流値Ｉsys（９Ａ）の１／３、すなわち３Ａが分配されて、接続された蓄電器に流れるので、各蓄電器に３Ａを流すことができるか否かで接続パターンの採用可否が判断される。この場合、１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３及び３Ａの蓄電器１４に３Ａを流すことができる。したがって、１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３を接続するパターンは、可能である。１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び３Ａの蓄電器１４を接続するパターンも、可能である。１０Ａの蓄電器１１及び５Ａの蓄電器１３及び３Ａの蓄電器１４を接続するパターンも、可能である。７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３及び３Ａの蓄電器１４を接続するパターンも、可能である。

接続数が４の場合は、システム電流値Ｉsys（９Ａ）の１／４、すなわち２．２５Ａが分配されて、接続された蓄電器に流れるので、各蓄電器に２．２５Ａを流すことができるか否かで接続パターンの採用可否が判断される。この場合、１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３及び３Ａの蓄電器１４に２．２５Ａを流すことができる。したがって、１０Ａの蓄電器１１及び７Ａの蓄電器１２及び５Ａの蓄電器１３及び３Ａの蓄電器１４を接続するパターンは、可能である。

第２蓄電器グループ２０及び第３蓄電器グループ３０についても、蓄電器のすべての接続パターン毎に採用可否の判定すると、図９及び図１０のようになる。

以上の考え方をフローチャートで示すと図１１のようになる。図１１は、Ｎk個の蓄電器からなる第ｋ蓄電器グループの接続数ｊの場合の接続パターンを採用できるか否かを判定するフローチャートである。

ステップＳ３１１においてコントローラーは、第ｋ蓄電器グループのうち許容電流値が最も大きい蓄電器を接続可能であるか否かを判定する。具体的には、第ｋ蓄電器グループの蓄電器の最も大きい許容電流値Ｉk1が、システム電流値Ｉsysを接続数ｊで除して求めた分配電流値以上であるか否かを判定する。コントローラーは、判定結果が肯であればステップＳ３１２に処理を移行し、判定結果が否であればステップＳ３１３に処理を移行する。

ステップＳ３１２においてコントローラーは、第ｋ蓄電器グループの接続数ｊの場合の、許容電流値が最も大きい蓄電器の接続可否フラグＦkj1に１をセットする。なお図８〜図１０には、「Ｆkj1＝１」に代えて「○」が記載されている。

ステップＳ３１３においてコントローラーは、第ｋ蓄電器グループの接続数ｊの場合の、許容電流値が最も大きい蓄電器の接続可否フラグＦkj1に０をセットする。なお図８〜図１０には、「Ｆkj1＝０」に代えて「●」が記載されている。

コントローラーは、ステップＳ３２１〜Ｓ３２３，ステップＳ３３１〜Ｓ３３３においても、同様の処理を実行し、第ｋ蓄電器グループの接続数ｊの場合の、許容電流値が２番目に大きい蓄電器、・・・、Ｎk番目に大きい蓄電器の接続可否を判定する。

ステップＳ３４０においてコントローラーは、第ｋ蓄電器グループの蓄電器をｊ個接続する場合の組み合わせパターンにおいて、すべてＦkj1＝１（○）であれば、その組み合わせパターンを採用可能であると判定し、ひとつでもＦkj1＝０（●）であれば、その組み合わせパターンを採用不可であると判定する。

第１蓄電器グループ１０に対して、上記フローチャートが実行されると、ステップＳ３１１において、接続数が１の場合に、許容電流値が最も大きい蓄電器１１が接続可能であるか否かが判定される。

蓄電器１１の許容電流値は１０Ａであり、システム電流値Ｉsys（９Ａ）を接続数１で除して求めた分配電流値（９Ａ）よりも大きいので、接続数が１の場合に、蓄電器１１を接続することは可能であり、Ｆ111＝１（○）がセットされる（ステップＳ３１２）。

ステップＳ３２１において、接続数が１の場合に、許容電流値が２番目に大きい蓄電器１２が接続可能であるか否かが判定される。蓄電器１２の許容電流値は７Ａであり、システム電流値Ｉsys（９Ａ）を接続数１で除して求めた分配電流値（９Ａ）よりも小さいので、接続数が１の場合に、蓄電器１２を接続することは不可であり、Ｆ112＝０（●）がセットされ（ステップＳ３２３）、以降は、接続数が１の場合に、許容電流値が３番目に大きい蓄電器１３を接続することも、接続数が１の場合に、許容電流値が４番目に大きい蓄電器１４を接続することも不可であるので、Ｆ113＝０（●）、Ｆ114＝０（●）がセットされる。

そして、ステップＳ３４０において、接続数が１の組み合わせパターンにおいて、蓄電器１１だけを接続するパターンについては、採用可が判定され、蓄電器１２だけを接続するパターン、蓄電器１３だけを接続するパターン、蓄電器１４だけを接続するパターンについては、採用不可が判定される。

続いて、ステップＳ３１１において、接続数が２の場合に、許容電流値が最も大きい蓄電器１１が接続可能であるか否かが判定される。蓄電器１１の許容電流値は１０Ａであり、システム電流値Ｉsys（９Ａ）を接続数２で除して求めた分配電流値（４．５Ａ）よりも大きいので、接続数が２の場合に、蓄電器１１を接続することは可能であり、Ｆ121＝１（○）がセットされる（ステップＳ３１２）。

ステップＳ３２１において、接続数が２の場合に、許容電流値が２番目に大きい蓄電器１２が接続可能であるか否かが判定される。蓄電器１２の許容電流値は７Ａであり、システム電流値Ｉsys（９Ａ）を接続数２で除して求めた分配電流値（４．５Ａ）よりも大きいので、接続数が２の場合に、蓄電器１２を接続することは可能であり、Ｆ122＝１（○）がセットされる（ステップＳ３２２）。同様に、接続数が２の場合に、許容電流値が３番目に大きい蓄電器１３が接続可能であるか否かが判定される。蓄電器１３の許容電流値は５Ａであり、システム電流値Ｉsys（９Ａ）を接続数２で除して求めた分配電流値（４．５Ａ）よりも大きいので、接続数が２の場合に、蓄電器１３を接続することは可能であり、Ｆ123＝１（○）がセットされる。

ステップＳ３３１において、接続数が２の場合に、許容電流値が４番目に大きい蓄電器１４が接続可能であるか否かが判定される。蓄電器１４の許容電流値は３Ａであり、システム電流値Ｉsys（９Ａ）を接続数２で除して求めた分配電流値（４．５Ａ）よりも小さいので、接続数が２の場合に、蓄電器１４を接続することは不可であり、Ｆ124＝０（●）がセットされる（ステップＳ３３３）。

そして、ステップＳ３４０において、接続数が２の組み合わせパターンにおいて、蓄電器１１及び蓄電器１２を接続するパターン、蓄電器１１及び蓄電器１３を接続するパターン、蓄電器１２及び蓄電器１３を接続するパターンについては、採用可が判定され、蓄電器１１及び蓄電器１４を接続するパターン、蓄電器１２及び蓄電器１４を接続するパターン、蓄電器１３及び蓄電器１４を接続するパターンについては、採用不可が判定される。

続いて、ステップＳ３１１において、接続数が３の場合に、許容電流値が最も大きい蓄電器１１が接続可能であるか否かが判定される。蓄電器１１の許容電流値は１０Ａであり、システム電流値Ｉsys（９Ａ）を接続数３で除して求めた分配電流値（３Ａ）よりも大きいので、接続数が３の場合に、蓄電器１１を接続することは可能であり、Ｆ131＝１（○）がセットされる（ステップＳ３１２）。

ステップＳ３２１において、接続数が３の場合に、許容電流値が２番目に大きい蓄電器１２が接続可能であるか否かが判定される。蓄電器１２の許容電流値は７Ａであり、システム電流値Ｉsys（９Ａ）を接続数３で除して求めた分配電流値（３Ａ）よりも大きいので、接続数が３の場合に、蓄電器１２を接続することは可能であり、Ｆ132＝１（○）がセットされる（ステップＳ３２２）。同様に、接続数が３の場合に、許容電流値が３番目に大きい蓄電器１３が接続可能であるか否かが判定される。蓄電器１３の許容電流値は５Ａであり、システム電流値Ｉsys（９Ａ）を接続数３で除して求めた分配電流値（３Ａ）よりも大きいので、接続数が３の場合に、蓄電器１３を接続することは可能であり、Ｆ133＝１（○）がセットされる。

ステップＳ３３１において、接続数が３の場合に、許容電流値が４番目に大きい蓄電器１４が接続可能であるか否かが判定される。蓄電器１４の許容電流値は３Ａであり、システム電流値Ｉsys（９Ａ）を接続数３で除して求めた分配電流値（３Ａ）と同じなので、接続数が３の場合に、蓄電器１４を接続することは可能であり、Ｆ134＝１（○）がセットされる（ステップＳ３３２）。

そして、ステップＳ３４０において、接続数が３の組み合わせパターンにおいて、すべてのパターン（蓄電器１１及び蓄電器１２及び蓄電器１３を接続するパターン、蓄電器１１及び蓄電器１２及び蓄電器１４を接続するパターン、蓄電器１１及び蓄電器１３及び蓄電器１４を接続するパターン、蓄電器１２及び蓄電器１３及び蓄電器１４を接続するパターン）について、採用可が判定される。

続いて、ステップＳ３１１において、接続数が４の場合に、許容電流値が最も大きい蓄電器１１が接続可能であるか否かが判定される。蓄電器１１の許容電流値は１０Ａであり、システム電流値Ｉsys（９Ａ）を接続数４で除して求めた分配電流値（２．２５Ａ）よりも大きいので、接続数が４の場合に、蓄電器１１を接続することは可能であり、Ｆ141＝１（○）がセットされる（ステップＳ３１２）。

ステップＳ３２１において、接続数が４の場合に、許容電流値が２番目に大きい蓄電器１２が接続可能であるか否かが判定される。蓄電器１２の許容電流値は７Ａであり、システム電流値Ｉsys（９Ａ）を接続数４で除して求めた分配電流値（２．２５Ａ）よりも大きいので、接続数が４の場合に、蓄電器１２を接続することは可能であり、Ｆ142＝１（○）がセットされる（ステップＳ３２２）。同様に、接続数が４の場合に、許容電流値が３番目に大きい蓄電器１３が接続可能であるか否かが判定される。蓄電器１３の許容電流値は５Ａであり、システム電流値Ｉsys（９Ａ）を接続数４で除して求めた分配電流値（２．２５Ａ）よりも大きいので、接続数が４の場合に、蓄電器１３を接続することは可能であり、Ｆ143＝１（○）がセットされる。

ステップＳ３３１において、接続数が４の場合に、許容電流値が４番目に大きい蓄電器１４が接続可能であるか否かが判定される。蓄電器１４の許容電流値は３Ａであり、システム電流値Ｉsys（９Ａ）を接続数４で除して求めた分配電流値（２．２５Ａ）よりも大きいので、接続数が４の場合に、蓄電器１４を接続することは可能であり、Ｆ144＝１（○）がセットされる（ステップＳ３３２）。

そして、ステップＳ３４０において、接続数が４の組み合わせパターン（蓄電器１１及び蓄電器１２及び蓄電器１３及び蓄電器１４を接続するパターン）について、採用可が判定される。

そして、コントローラーは、採用可能な組み合わせパターンを実現できるように、各断続スイッチを制御する。

この実施形態によれば、システム電流値Ｉsysが設定された後に、各蓄電器グループにおける蓄電器の接続パターンの採用可否が判定される。そして、システムの仕様に応じてどの接続パターンを採用するのかを決定する。たとえば、蓄電器グループのうち、ひとつだけ電力貯蔵能力が優れる蓄電器があれば、その蓄電器を他の蓄電器に優先して使用する接続パターンを採用したり、ひとつだけ電力貯蔵能力が劣る蓄電器があれば、その蓄電器よりも他の蓄電器を優先して使用する接続パターンを採用する。本実施形態によれば、採用可能な接続パターンが明らかにされるので、システムの仕様に応じてどの接続パターンを採用するのかを決定できるのである。

（第３実施形態）
図１２は、Ｎk個の蓄電器からなる第ｋ蓄電器グループの接続パターンの選択処理のフローチャートである。

ステップＳ４１０においてコントローラーは、第ｋ蓄電器グループの採用可能な接続パターンのうち、蓄電器の接続数が最も多い接続パターンを選択する。

そして、コントローラーは、蓄電器の接続数が最も多い接続パターンを実現できるように、各断続スイッチを制御する。

第１蓄電器グループ１０に対して、上記フローチャートが実行されると、ステップＳ４１０において、採用可能な接続パターン（蓄電器１１だけを接続するパターン、蓄電器１１及び蓄電器１２を接続するパターン、蓄電器１１及び蓄電器１３を接続するパターン、蓄電器１２及び蓄電器１３を接続するパターン、蓄電器１１及び蓄電器１２及び蓄電器１３を接続するパターン、蓄電器１１及び蓄電器１２及び蓄電器１４を接続するパターン、蓄電器１１及び蓄電器１３及び蓄電器１４を接続するパターン、蓄電器１２及び蓄電器１３及び蓄電器１４を接続するパターン、蓄電器１１及び蓄電器１２及び蓄電器１３及び蓄電器１４を接続するパターン）のうち、接続数が最も多い、蓄電器１１及び蓄電器１２及び蓄電器１３及び蓄電器１４を接続するパターンが選択される。

第２蓄電器グループ２０に対して、上記フローチャートが実行されると、ステップＳ４１０において、採用可能な接続パターン（蓄電器２１だけを接続するパターン）がひとつだけなので、このパターンが選択される。

第３蓄電器グループ３０に対して、上記フローチャートが実行されると、ステップＳ４１０において、採用可能な接続パターン（蓄電器３１及び蓄電器３２を接続するパターン、蓄電器３１及び蓄電器３２及び蓄電器３３を接続するパターン）のうち、接続数が最も多い、蓄電器３１及び蓄電器３２及び蓄電器３３を接続するパターンが選択される。

将来、接続数を増やす必要が生じたときに、接続数を変更すると、蓄電器間で容量バランスを取ろうとする作用が生じて、蓄電器間で電力授受が発生する。すると、電力の回り込みによるロスが生じてしまう。これに対して、この実施形態によれば、採用可能な接続パターンのうち、接続数が最も多い接続パターンが選択されており、できるだけ多くの蓄電器が接続されるので、できるだけ多く接続された蓄電器の容量が同じように減ることとなり、上述のようなロスを極力抑えることができるのである。

（第４実施形態）
第２実施形態では、システムに流すことができるシステム電流値Ｉsysとの関係で、蓄電器の接続パターンの採用可否について判定した。これに対して、この第４本実施形態では、ユーザー又は負荷の要求による出力電流値Ｉuserがシステム電流値Ｉsysを超えない場合には、第２実施形態と同様の判定を、システム電流値Ｉsysに代えてユーザー又は負荷の要求による出力電流値Ｉuserに基づいて実施する。フローチャートは、基本的には、図１１と同じであり、システム電流値Ｉsysに代えてユーザー又は負荷の要求による出力電流値Ｉuserとすればよい。

第１蓄電器グループ１０での蓄電器の接続パターン及びその接続パターンのユーザー又は負荷の要求による出力電流値Ｉuserとの関係での採用可否の判定結果を示したのが図１３である。第２蓄電器グループ２０での蓄電器の接続パターン及びその接続パターンのユーザー又は負荷の要求による出力電流値Ｉuserとの関係での採用可否の判定結果を示したのが図１４である。第３蓄電器グループ３０での蓄電器の接続パターン及びその接続パターンのユーザー又は負荷の要求による出力電流値Ｉuserとの関係での採用可否の判定結果を示したのが図１５である。

ユーザー又は負荷の要求による出力電流値Ｉuserがシステム電流値Ｉsysを超えない場合には、システム電流値Ｉsysに基づいて接続パターンを採用するよりも選択肢を増やすことができる。

たとえば、図９では、第２蓄電器グループ２０は、蓄電器２１だけを接続するパターンしか選択できなかったが、本実施形態であれば、図１４に示されているように、蓄電器２１及び蓄電器２２を接続するパターンも選択できる。また図１０では、第３蓄電器グループ３０は、蓄電器３１及び蓄電器３２及び蓄電器３３及び蓄電器３４を接続するパターンを選択することができなかったが、本実施形態であれば、図１５に示されているように、蓄電器３１及び蓄電器３２及び蓄電器３３及び蓄電器３４を接続するパターンも選択できる。このように、本実施形態によれば採用可能な選択肢を増やすことができ、選択の自由度が広がる。そして、より多くの蓄電器を接続するパターンを採用すれば、電力の回り込みによるロスを一層抑えることができるのである。

（第５実施形態）
第２実施形態では、システムに流すことができるシステム電流値Ｉsysとの関係で、蓄電器の接続パターンの採用可否について判定した。これに対して、この第５本実施形態では、同様の判定を、ユーザー又は負荷の要求による出力上限電流値Ｉuser_UPRとの関係で実施する。フローチャートは、基本的には、図１１と同じであり、システム電流値Ｉsysに代えて出力上限電流値Ｉuser_UPRとすればよい。

第１蓄電器グループ１０での蓄電器の接続パターン及びその接続パターンのユーザー又は負荷の要求による出力上限電流値Ｉuser_UPRとの関係での採用可否の判定結果を示したのが図１６である。第２蓄電器グループ２０での蓄電器の接続パターン及びその接続パターンのユーザー又は負荷の要求による出力上限電流値Ｉuser_UPRとの関係での採用可否の判定結果を示したのが図１７である。第３蓄電器グループ３０での蓄電器の接続パターン及びその接続パターンのユーザー又は負荷の要求による出力上限電流値Ｉuser_UPRとの関係での採用可否の判定結果を示したのが図１８である。

図１７を見て判るように、第２蓄電器グループ２０では、採用可能な接続パターンがない。このような場合に、ユーザー又は負荷の要求による出力上限電流値Ｉuser_UPRを、システム電流値Ｉsysで制限することも考えられる。しかしながら、そのようにしては、第１蓄電器グループ１０や第３蓄電器グループ３０は、対応可能であるにもかかわらず、出力が制限されてしまうこととなる。また運転中に、出力上限電流値Ｉuser_UPRで出力される頻度は、多くはない。そこで、このような場合は、出力上限電流値Ｉuser_UPRであってもできるだけ各蓄電器に負担をかけないように、第１蓄電器グループ１０であれば、図８に比べて採用可能パターンを減らして、蓄電器１１及び蓄電器１２の２つを接続するパターンか、蓄電器１１及び蓄電器１２及び蓄電器１３の３つを接続するパターンか、蓄電器１１及び蓄電器１２及び蓄電器１３及び蓄電器１４の４つを接続するパターンのいずれかを採用する。そして、第２蓄電器グループ２０では、蓄電器２１及び／又は蓄電器２２の１つ又は２つの蓄電器を接続する。そして、第３蓄電器グループ３０では、蓄電器３１及び蓄電器３２の２つを接続するパターンか、蓄電器３１及び蓄電器３２及び蓄電器３３の３つを接続するパターンのいずれかを採用する。このようにすることで、無用に出力を制限してしまうことを回避しつつ、各蓄電器に負担をできるだけ少なくすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

たとえば、上記説明においては、蓄電器グループが３つの場合を例示して説明したが、２つであっても４つ以上であってもよい。また蓄電器グループを構成する蓄電器の数も、上記実施形態の数に限られない。蓄電器の数が、５つ以上であってもよい。また各蓄電器グループ毎に数か異なってもよいし、同じであってもよい。

また、上記説明においては、通電特性値として電流値を挙げたが、電流値に代えて電力値を用いてもよいし、電圧値を用いてもよい。システムの仕様に応じて適宜採用すればよい。このようにしても、蓄電システムの性能をできるだけ高く維持しつつ、長寿命化を図ることができる。

また上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。

１蓄電システム
１０第１蓄電器グループ
１１〜１４蓄電器
１１１〜１１４断続器（断続スイッチ）
２０第２蓄電器グループ
２１〜２２蓄電器
２２１〜２２２断続器（断続スイッチ）
３０第３蓄電器グループ
３１〜３４蓄電器
３３１〜３３４断続器（断続スイッチ）
１００充放電制御器（コントローラー）
Ｓ１００グループ許容値設定部
Ｓ２００システム特性値設定部

Claims

断続器を介して並列接続された蓄電器を有する複数の蓄電器グループを、直列接続して構成される蓄電システムにおける蓄電器接続状態制御装置であって、
前記各蓄電器グループの通電特性値の最大許容値である許容通電特性値をそれぞれ設定するグループ許容値設定部と、
前記各蓄電器グループの許容通電特性値のなかの最小値をシステムの許容通電特性値として設定するシステム特性値設定部と、
前記システムの許容通電特性値に応じて前記断続器を制御する断続器制御部と、
を有する蓄電器接続状態制御装置。
請求項１に記載の蓄電器接続状態制御装置において、
前記通電特性値は、電流値又は電力値である、
蓄電器接続状態制御装置。
請求項１又は請求項２に記載の蓄電器接続状態制御装置において、
前記システムの許容通電特性値に基づいて、前記各蓄電器グループで接続可能な蓄電器の接続パターンを設定する接続パターン設定部を有する、
蓄電器接続状態制御装置。
請求項３に記載の蓄電器接続状態制御装置において、
前記断続器制御部は、前記接続パターン設定部で設定された接続可能な蓄電器の接続パターンのうち、接続される蓄電器の数が最大となるパターンとなるように前記断続器を制御する、
蓄電器接続状態制御装置。
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の蓄電器接続状態制御装置において、
ユーザー又は負荷によってシステムに要求される要求通電特性値がある場合であって、その要求通電特性値が、前記システムの許容通電特性値を下回るときに、その要求通電特性値に基づいて、前記各蓄電器グループで接続可能な蓄電器の接続パターンを設定する要求特性接続パターン設定部を有する、
蓄電器接続状態制御装置。
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の蓄電器接続状態制御装置において、
ユーザー又は負荷によってシステムに要求される要求通電特性上限値がある場合であって、その要求通電特性上限値が、前記システムの許容通電特性値を上回るときに、その要求通電特性上限値に基づいて、前記各蓄電器グループで接続可能な蓄電器の接続パターンを設定する要求上限接続パターン設定部を有する、
蓄電器接続状態制御装置。