WO2014128941A1 - 並列接続蓄電システム - Google Patents

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龍 稲葉
小林　裕
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株式会社 日立製作所
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M10/052—Li-accumulators
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a parallel connection power storage system.
  • Patent Document 1 proposes a power storage system that switches on only a power storage element array having a predetermined voltage difference.
  • FIG. 10 shows how the current flows at this time.
  • the battery open voltage is equal when the remaining battery levels are equal.
  • FIG. 11 shows how the current flows at this time.
  • Current gradually begins to flow at the relaxation time ⁇ .
  • An object of the present invention is to prevent an excessive current from flowing to some of the storage elements when the storage battery rows in the parallel-connected storage system are disconnected and then restored.
  • the present invention provides a parallel connection power storage system in which a plurality of chargeable / dischargeable power storage elements are connected in series to form a power storage element array, and the plurality of power storage element arrays are connected in parallel.
  • a storage element voltage measurement device that measures a storage element voltage for each storage element, a storage element state estimation device that estimates a storage element state for each storage element, and a storage element current that measures a storage element current for each storage element column
  • a measuring device a parallel connection switch for connecting to and disconnecting from the parallel connection storage system for each storage element array; and turning on the parallel connection switch based on the storage element voltage, the storage element state, and the storage element current
  • a parallel connection switch control means for controlling the parallel connection switch based on the storage element voltage, the storage element state, and the storage element current.
  • a parallel connection power storage system 1401 connects a plurality of power storage elements B11 to B33, bus bars 111 to 113 for connecting them in series, power storage element rows Row1 to Row3 in which a plurality of power storage elements are connected in series, and power storage elements.
  • a parallel connection switch control device 160 for controlling the switch for this purpose, a parallel connection energy storage system integrated control controller 1403 for controlling the entire parallel connection energy storage system 1401, a power conversion device 1402 for converting direct current to alternating current, an external charging source And a connection terminal 1406 for connecting to a load, a state display monitor 1405 for displaying the state of the storage element and the parallel connection storage system, and a rack 1404 for storing each device and the storage element.
  • the power storage elements B11 to B33 may be secondary batteries that can be charged and discharged.
  • a nickel metal hydride battery, a lithium ion battery, a lead storage battery, a lithium ion capacitor, etc. can be considered.
  • the power conversion device 1402 includes a converter, an inverter, and the like, discharges the electrical energy stored in the storage elements B11 to B33 as DC power, converts the discharged DC power into AC power, and connects it to the connection terminal 1406. It is possible to output the AC power supplied to the AC power system or input AC power supplied from the AC power system or the power generation system, and convert the input AC power into DC power.
  • the parallel-connected power storage system 1401 includes a power storage element row Row1 configured by connecting a plurality (three in this embodiment) of power storage elements B11, B21, and B31 in series, and a power storage element row Row2 having the same configuration as There is a storage element row Row3, and parallel connection switches 101 to 103 are connected in series to these storage element rows Row1, Row2, and Row3, respectively. Further, in configuring the storage element rows, the resistance values generated by the bus bars for connecting the storage elements to each other and the shunt resistor for current detection described below are collected, and the wiring resistance value 111 is determined for each storage element row. 113 exists.
  • storage element row states that can detect / estimate the storage element voltage, internal resistance, storage element temperature, remaining storage element amount, etc. of each storage element in each storage element row
  • the detection devices 121, 122, and 123 are connected, and those signals are transmitted to the parallel connection switch control device 160.
  • there is a voltage detection device 140 that can detect the voltage of the entire parallel connection power storage system, and the detected values are transmitted to the parallel connection switch control device 160.
  • the parallel connection switches 101 to 103 mechanical relays or semiconductor switches can be used.
  • a form using a Hall element or a shunt resistor is common.
  • the parallel connection switch control device 160 controls the parallel connection switches 101 to 103 based on the open circuit voltage of each of the storage elements, the internal resistance, the current value of each storage element array, and the number of storage element arrays connected to the parallel connection storage system. I do.
  • the storage element row state detection device 121 estimates the internal state of the storage element B11, B21, and B31, and the storage element internal state estimation that estimates the internal state of each storage element B11, B21, and B31.
  • the storage element both-ends voltage measuring device 201 may be a method of measuring the both-ends voltage of the storage element using one voltmeter and a multiplexer.
  • the storage element internal state estimation unit 203 uses the equivalent circuit to model the storage elements B11, B21, and B31, respectively, and the storage element voltage and the storage element voltage estimated by the storage element voltage and the storage element model group 202.
  • a model error calculation unit 204 that calculates a model error of the storage element model by comparing the estimated values and a parameter calculation unit 207 that calculates a parameter value of the storage element model based on the model error are provided, and an open circuit voltage of the storage element model Value, polarization resistance value and series resistance value are output.
  • the storage element remaining amount calculation unit 205 calculates the remaining amount of the storage element based on the storage element voltage, the current value flowing through the storage element, and the storage element temperature.
  • a Coulomb count method for obtaining a charge by time integration of a flowing current value a method for obtaining a remaining amount using a relationship between a storage element voltage and a remaining storage element recorded in the storage medium 206, and a combination thereof. Possible methods.
  • the storage element model group 202 includes equivalent circuit models of the storage elements B11 to B13.
  • the storage element equivalent circuit model BM11 to be used has one resistor r0 and k pieces (where k is an integer equal to or greater than 1) of RC parallel circuits, a storage element remaining amount (SOC), and a battery open-circuit voltage calculated by battery temperature ( An open circuit voltage source VC (11) that outputs (OCV) is used in series.
  • r0 is a series resistance parameter
  • r1 to rk are polarization resistance parameters.
  • these values differ depending on the type of the storage element, the electrode used, and the electrolyte material. Therefore, it is desirable to identify the parameter value and write it in the storage medium 206 before using the power storage element in the parallel connection power storage system.
  • the current value that actually flows through the power storage element row Row1 is input to the power storage element equivalent circuit model BM11 created according to FIG.
  • the model error calculation unit 204 compares the measured storage element voltage measurement values. A comparison example is shown in FIG. When a rectangular wave current shown in FIG. 4 is input as the input current, the storage element voltage behaves as shown in FIG. A deviation between the storage element voltage estimated value and the storage element voltage measurement value is used as a model error, and this value is transmitted to the parameter calculation unit 207.
  • the parameter calculation unit 207 calculates model parameter values (r0 to rk, c1 to ck) so that the model error is minimized, and updates the parameters of the storage element model based on the result.
  • model parameter values r0 to rk, c1 to ck
  • the storage element array including the storage element for which the exchange command is issued from the parallel connection storage system integrated control controller 1403 is disconnected using the parallel connection switch.
  • the parallel connection switch 101 is turned off in order to disconnect the power storage element row Row1.
  • the storage element row Row1 is replaced at the storage element replacement stage of S502.
  • the replacement method a method of exchanging with a storage element array that has been previously arranged as a spare in the parallel-connected storage system, a method of manually removing the storage element array, and installing a new storage element array can be considered.
  • the process proceeds to the warning stage of S505.
  • a mounting error is displayed on the status display monitor 1405 and prompts for confirmation of mounting. If the storage element row is correctly mounted in the rack, the process proceeds to S504, where the storage element row return process is performed, and the storage element replacement process ends.
  • connection processing stage of S504 will be described with reference to FIG.
  • Equation 1 a method for deriving (Equation 1) will be described with reference to FIGS.
  • Equation 1 a method of modeling the power storage element rows Row1 to Row3 using a model of the power storage elements constituting the power storage element rows Row1 to Row3 will be described with reference to FIG.
  • the storage element row model RowM1 obtained by modeling the storage element row Row1 is configured by connecting in series a storage resistance equivalent circuit model BM11, BM21, BM31, and a wiring resistance model 111M having a resistance value equivalent to that of the bus bar 111.
  • the storage element rows Row2 and Row3 are modeled to create storage element row models RowM2 and RowM3.
  • Disconnection storage element array series resistance R0 (:, 1) R0 (1,1) + R0 (2,1) + R0 (3,1) + 111M
  • Disconnection storage element array polarization resistance R (:, 1) R (1, 1) + R (2, 1) + R (3, 1)
  • Disconnected storage element array polarization capacity 1 / C (:, 1) 1 / C (1,1) + 1 / C (2,1) + 1 / C (3,1)
  • Disconnected storage element array open circuit voltage VC (:, 1) VC (11) + VC (21) + VC (31) Is defined and modeled.
  • the storage element array models Row2M and Row3M are created for the storage element array models of the storage element arrays Row2 and Row3 connected to the system.

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Abstract

　充放電が可能な蓄電素子を複数個直列に接続して蓄電素子列とし、前記蓄電素子列を複数個並列に接続した並列接続蓄電システムにおいて、前記蓄電素子ごとの蓄電素子電圧を測定する蓄電素子電圧測定装置と、前記蓄電素子ごとの蓄電素子状態を推定する蓄電素子状態推定装置と、前記蓄電素子列ごとの蓄電素子電流を測定する蓄電素子電流測定装置と、前記蓄電素子列ごとに当該並列接続蓄電システムに接続と切離しを行う並列接続スイッチと、前記蓄電素子電圧、前記蓄電素子状態、前記蓄電素子電流に基づいて前記並列接続スイッチをオンにする並列接続スイッチ制御手段とを備える。

Description

並列接続蓄電システム
　本発明は、並列接続蓄電システムに関する。
　蓄電システムの高容量化を実現するために、蓄電素子単体を高容量化させて直列接続すると、直列蓄電素子内で温度ばらつきが発生したり、蓄電素子が一つでも故障した際には蓄電システムに接続された装置への電力供給が遮断されるといった課題がある。そこで、必要となる電圧段分の小容量の蓄電素子を直列に接続し、その蓄電素子列を複数並列接続することで、一部の蓄電素子が故障した際には、故障した蓄電素子が属する蓄電素子列のみを切り離すことで、蓄電システムに接続された装置への電力供給の遮断を回避する。また、故障した蓄電素子列のみを交換することで、蓄電システムのライフサイクルコストを低減することが可能となる。
　しかし、多数の蓄電素子を直列および並列に接続して使用する場合、蓄電素子の製造時のばらつきや使用環境（例えば、雰囲気温度）の違いから、一部の蓄電素子のみに内部短絡が生じることがあり、それによって、一部の蓄電素子に許容電流以上の電流が流れて蓄電素子が異常発熱して故障しやすい。そのため、故障した蓄電素子が属する蓄電素子列を並列接続蓄電システムからスイッチを用いて切離し（解列）、他の蓄電素子と交換することが想定されている。ただし、電力変動を抑制することを目的とした蓄電システムの場合、充放電を停止することなく蓄電素子を交換することが必要となる。そのため、並列接続蓄電システムが充放電を行っている状態で交換後の蓄電素子列を再び接続（復列）させる必要があるが、復列させる際に、並列接続蓄電システムと交換後の蓄電素子列に電圧差があると、一部の蓄電素子に許容電流以上の電流が流れることがある。
　例えば特許文献１には、所定の電圧差の蓄電素子列のみをスイッチ投入する蓄電システムが提案されている。
特開２００９－３３９３６号公報
　しかし、特許文献１に開示される技術でも、各蓄電素子列間で電流のばらつきが生じ、一部の列に過大な電流が流れる恐れがある。
　例えば、各蓄電素子列の電池残量が等しい際にスイッチ投入した場合を考える。この時の電流の流れ方を図１０に示す。各蓄電素子列内の電池劣化状態が全て等しいと仮定すると、電池残量が等しい場合、電池開放電圧が等しくなる。しかし、既にスイッチ投入がされている各蓄電素子列とスイッチ投入がされていない各蓄電素子列間では電池を直並列に接続するためのバスバーなどによって生じる配線抵抗による電圧差がある。そのため、電池残量が等しい際（Ｔ＝Ｔ０）にスイッチ投入をした場合、投入した蓄電素子列に過大な電流が流れるといった課題がある。
　次に、並列接続スイッチ１０１の両端電圧が等しい場合を考える。この時の電流の流れ方を図１１に示す。この場合、スイッチ投入直後（Ｔ＝Ｔ１）においては、並列接続蓄電システムと交換後の蓄電素子列間で電圧差はほぼゼロであるため、交換後の蓄電素子列からはほぼ電流は流れず、緩和時間τで徐々に電流が流れ始める。しかし、並列接続蓄電システム内の蓄電素子列間において、このような大きな電流ばらつきが発生して間に、並列接続蓄電システム全体の充放電電流の急激な変動（Ｔ＝Ｔ１’）が生じると、交換後の蓄電素子列へ過大な電流が流れるといった課題がある。
　本発明の目的は、並列接続蓄電システム内の一部の蓄電池列を解列させた後に，復列させる際に，一部の蓄電素子に過大な電流が流れるのを防ぐことにある。
　上記目的を達成するために、本発明は、充放電が可能な蓄電素子を複数個直列に接続して蓄電素子列とし、前記蓄電素子列を複数個並列に接続した並列接続蓄電システムにおいて、前記蓄電素子ごとの蓄電素子電圧を測定する蓄電素子電圧測定装置と、前記蓄電素子ごとの蓄電素子状態を推定する蓄電素子状態推定装置と、前記蓄電素子列ごとの蓄電素子電流を測定する蓄電素子電流測定装置と、前記蓄電素子列ごとに当該並列接続蓄電システムに接続と切離しを行う並列接続スイッチと、前記蓄電素子電圧、前記蓄電素子状態、前記蓄電素子電流に基づいて前記並列接続スイッチをオンにする並列接続スイッチ制御手段とを備えることを特徴とする。
　本発明によれば、並列接続蓄電システム内の一部の蓄電池列を解列させた後に、復列させる際に、一部の蓄電素子に過大な電流が流れるのを防ぐことができる。
並列接続蓄電システムの全体構成を示す回路図である。 蓄電素子列状態検出装置の構成を示す回路図である。 蓄電素子のモデル化に関する模式図である。 蓄電素子モデルのパラメータ同定方法に関する模式図である。 蓄電素子列のモデル化に関する模式図である。 蓄電システムのモデル化に関する模式図である。 実施形態に係わる並列接続蓄電システムの動作を示すフロー図である。 実施形態に係わる復列処理の動作を示すフロー図である。 実施形態に係わる復列処理前後における電流分布に関する模式図である。 従来例１の接続処理前後における電流分布に関する模式図である。 従来例２の接続処理前後における電流分布に関する模式図である。 並列接続蓄電システムの全体構成を説明するための模式図である
　以下、本発明の並列接続蓄電システムの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
　まず、図１２を用いて、並列接続蓄電システム１４０１の構成について説明する。
　並列接続蓄電システム１４０１は、複数個の蓄電素子Ｂ１１～Ｂ３３、それらを直列接続するためのバスバー１１１～１１３、蓄電素子を複数個直列に接続した蓄電素子列Ｒｏｗ１～Ｒｏｗ３、蓄電素子を並列接続するためのスイッチを制御するための並列接続スイッチ制御装置１６０、並列接続蓄電システム１４０１全体を制御するための並列接続蓄電システム統合制御コントローラ１４０３、直流と交流の変換を行う電力変換装置１４０２、外部充電源および負荷とに接続するための接続端子１４０６、蓄電素子および並列接続蓄電システムの状態を表示する状態表示モニター１４０５、各装置および蓄電素子を収納するためのラック１４０４を含んで構成される。
　蓄電素子Ｂ１１～Ｂ３３は充放電可能な２次電池であればよい。例えばニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、リチウムイオンキャパシタなどが考えられる。
　電力変換装置１４０２は、コンバータやインバータ等で構成され、蓄電素子Ｂ１１～Ｂ３３に蓄積された電気的エネルギーを直流電力として放電し、この放電した直流電力を交流電力に変換して接続端子１４０６に接続された交流電源系統側に出力したり、交流電源系統側或いは発電システムから供給された交流電力を入力し、この入力した交流電力を直流電力に変換したりすることが可能である。
　次に、並列接続蓄電システム１４０１の内部の構造について、図１を用いて説明する。
　並列接続蓄電システム１４０１は、複数個（本実施形態では３個）の蓄電素子Ｂ１１、Ｂ２１、Ｂ３１が直列接続されて構成される蓄電素子列Ｒｏｗ１および、それと同様の構成である蓄電素子列Ｒｏｗ２および蓄電素子列Ｒｏｗ３があり、これらの蓄電素子列Ｒｏｗ１、Ｒｏｗ２、Ｒｏｗ３にはそれぞれ直列に並列接続スイッチ１０１から１０３が接続されている。また、蓄電素子列を構成する上で、各蓄電素子を互いに接続するためのバスバーや下記に述べる電流検出用のシャント抵抗などによって生じる抵抗値をまとめて、蓄電素子列毎に配線抵抗値１１１から１１３が存在する。
　蓄電素子列Ｒｏｗ１、Ｒｏｗ２、Ｒｏｗ３には、それぞれの蓄電素子列にある蓄電素子個々の蓄電素子電圧、内部抵抗、蓄電素子温度、蓄電素子残量等を検出・推定することができる蓄電素子列状態検出装置１２１、１２２、１２３が接続されていて、それらの信号は並列接続スイッチ制御装置１６０に伝送される。また、各蓄電素子列が出力する（または流れ込む）電流を検出できる電流検出装置１３１、１３２、１３３があり、その値は各蓄電素子列状態検出装置１２１、１２２、１２３に伝送される。また並列接続蓄電システム全体の電圧を検出することのできる電圧検出装置１４０があり、それらの検出値は並列接続スイッチ制御装置１６０に伝送される。並列接続スイッチ１０１から１０３としては、機械式のリレーや半導体スイッチなどを利用できる。
　電流検出装置としては、ホール素子やシャント抵抗を利用する形態が一般的である。
　並列接続スイッチ制御装置１６０は上記蓄電素子個々の開放電圧、内部抵抗、各蓄電素子列の電流値、並列接続蓄電システムに接続されている蓄電素子列数に基づき、並列接続スイッチ１０１から１０３の制御を行う。
　以後、蓄電素子列毎に設けられている装置について説明するが、例として蓄電素子列Ｒｏｗ１に関するものを記述する。
　次に、蓄電素子列状態検出装置１２１の内部の構造について、図２を用いて説明する。
　蓄電素子列状態検出装置１２１は、各蓄電素子Ｂ１１、Ｂ２１、Ｂ３１の両端電圧を測定できる蓄電素子両端電圧測定装置２０１、各蓄電素子Ｂ１１、Ｂ２１、Ｂ３１の内部状態を推定する蓄電素子内部状態推定部２０３、蓄電素子残量を演算する蓄電素子残量演算部２０５、蓄電素子状態などが記録されている記憶媒体２０６がある。
　蓄電素子両端電圧測定装置２０１は、一つの電圧計とマルチプレクサを用いて蓄電素子の両端電圧を測定する方法が考えられる。
　蓄電素子内部状態推定部２０３は、各蓄電素子Ｂ１１、Ｂ２１、Ｂ３１を等価回路を用いて、それぞれモデル化した蓄電素子モデル群２０２、蓄電素子電圧と蓄電素子モデル群２０２によって推定された蓄電素子電圧推定値を比較して蓄電素子モデルのモデル誤差を演算するモデル誤差演算部２０４、モデル誤差に基づいて蓄電素子モデルのパラメータ値を演算するパラメータ演算部２０７を内部に持ち、蓄電素子モデルの開放電圧値、分極抵抗値および直列抵抗値を出力する。
　蓄電素子残量演算部２０５は、蓄電素子電圧、蓄電素子に流れる電流値および蓄電素子温度に基づいて、蓄電素子の残量を演算する。演算方法としては、流れる電流値を時間積分で電荷を求めるクーロンカウント法や、記憶媒体２０６に記録されている蓄電素子電圧と蓄電素子残量の関係を用いて残量を求める方法、それらを組み合わせた方法などが考えられる。
　次に、蓄電素子内部状態推定部２０３が内部に持つ蓄電素子モデル群２０２について、図３を用いて説明する。蓄電素子モデル群２０２には、蓄電素子Ｂ１１～Ｂ１３の等価回路モデルが含まれている。使用する蓄電素子等価回路モデルＢＭ１１は、一つの抵抗ｒ０とｋ個（ただし、ｋは１以上の整数）のＲＣ並列回路および蓄電素子残量（ＳＯＣ）と電池温度によって算出される電池開放電圧（ＯＣＶ）を出力する開放電圧源ＶＣ（１１）が直列されたものを用いる。以下、ｒ０を直列抵抗パラメータ、ｒ１～ｒｋを分極抵抗パラメータとする。
　一例として、蓄電素子として用いられる一般的なリチウムイオン電池においては、上記等価回路モデルのパラメータ値は、ｋ＝１であれば、電池容量が約1Ahの場合、ｒ０＝約30[mΩ]、ｒ１＝約30[mΩ]、ｃ１＝約1000[F]、ＶＣ＝約2.5～4.2[V]程度となる。ただし、これらの値は蓄電素子の種類や使用されている電極や電解液の材料によって異なる。そのため、蓄電素子を並列接続蓄電システムで使用する前に、パラメータ値を同定して、記憶媒体２０６に書き込んでおくことが望ましい。ただし、電池の使用状態によっても変化するため、蓄電素子が並列接続蓄電システム内で使用している最中に、各パラメータ値を更新していくことも必要である。
　次に、蓄電素子等価回路モデルＢＭ１１の各モデルパラメータ値の更新手段について、図２および図４を用いて説明する。図３により作成した蓄電素子等価回路モデルＢＭ１１に対して、実際に蓄電素子列Ｒｏｗ１に流れた電流値を入力し、その時に算出される蓄電素子電圧推定値と蓄電素子両端電圧測定装置２０１によって測定された蓄電素子電圧測定値をモデル誤差演算部２０４にて比較を行う。比較した例を図４に示す。入力電流として、図４に示す矩形波状の電流が入力された場合、蓄電素子電圧は図４に示すような振舞いを示す。蓄電素子電圧推定値と蓄電素子電圧測定値のずれをモデル誤差とし、この値をパラメータ演算部２０７に伝送する。パラメータ演算部２０７ではこのモデル誤差が最小となるように各モデルパラメータ値（ｒ０～ｒｋ、ｃ１～ｃｋ）を計算し、その結果により、蓄電素子モデルのパラメータを更新する。パラメータ演算部２０７において、モデル誤差を最小にする方法としては、最小二乗法により蓄電素子電圧測定値をフィッティングすることなどが考えられる。
　次に、並列接続蓄電システムの蓄電素子Ｂ１１の交換時の動作について、図７および図８の制御フローチャートを用いて説明する。
並列接続蓄電システム統合制御コントローラ１４０３から蓄電素子交換処理の指令が並列接続スイッチ制御装置に伝送されると、並列接続蓄電システムは図７のフローチャートに従って制御される。
　Ｓ５０１の解列処理の段階において、並列接続蓄電システム統合制御コントローラ１４０３より交換指令が出された蓄電素子を含む蓄電素子列を、並列接続スイッチを用いて切り離す。本実施例では、蓄電素子列Ｒｏｗ１を交換する場合を考え、蓄電素子列Ｒｏｗ1を切り離すために、並列接続スイッチ１０１をオフにする。
　次に、Ｓ５０２の蓄電素子交換の段階において、蓄電素子列Ｒｏｗ１を交換する。交換する方法に関しては、あらかじめ並列接続蓄電システム内に予備として配置していた蓄電素子列に交換する方法や、手動で蓄電素子列を取り外し、新規の蓄電素子列を据え付ける方法などが考えられる。
　次に、Ｓ５０３の装着確認の段階において、蓄電素子列が正しく装着できているかを確認する。確認の方法としては、蓄電素子列を並列接続蓄電システムのラック１４０４に差し込んだ際にスイッチが入り、その信号が並列接続スイッチ制御装置に伝送される仕組みなどが考えられる。これにより、誤った状態でのスイッチ投入による過大な電流が一部の蓄電素子列に流れることを防ぐことが出来る。
　正しく装着されていない場合は、Ｓ５０５の警告の段階に進む。Ｓ５０５の警告の段階において、状態表示モニター１４０５に装着エラーと表示し、装着確認を促す。
正しく蓄電素子列がラックに装着されていれば、Ｓ５０４に進み、蓄電素子列の復列処理を行い、蓄電素子交換処理が終了する。
　次に、Ｓ５０４の接続処理の段階について、図８を用いて説明する。
　Ｓ６０１の蓄電素子状態算出処理の段階において、各蓄電素子の蓄電素子状態を算出し、図６の各パラメータ値を求める。
　Ｓ６０２において、復列させた瞬間に各蓄電素子列に電流がほぼ等しく流れる条件（式１）を満たしているかを判定する。
ΔOCV = OCV(:,1)- OCVavg = Iavg×(R0avg+Ravg-R0(:,1))　　　　　（式１）
ΔOCVは解列された蓄電素子列の開放電圧差、Iavgはスイッチをオンにした後の蓄電素子列の電流平均値である。（式１）を満たしている場合、Ｓ６０３のスイッチ処理に進み、満たしていなければＳ６０１に進む。Ｓ６０３のスイッチ処理において、並列接続スイッチ制御装置は、並列接続スイッチ１０１をオンさせる処理を行い、復列処理Ｓ５０４は終了となる。
　次に、（式１）の導出方法を図５および図６を用いて説明する。初めに、蓄電素子列Ｒｏｗ１～Ｒｏｗ３について、それを構成している蓄電素子のモデルを用いて、モデル化する方法を図５を用いて説明する。
　蓄電素子列Ｒｏｗ１をモデル化した蓄電素子列モデルＲｏｗＭ１は、蓄電素子等価回路モデルＢＭ１１、ＢＭ２１、ＢＭ３１、バスバー１１１と同等の抵抗値を持つ配線抵抗モデル１１１Ｍが直列接続されて構成されている。ただし、蓄電素子等価回路モデル内ＢＭ１１の分極抵抗パラメータｒ１～ｒｋおよび分極容量パラメータｃ１～ｃｋは、一つの分極抵抗Ｒ（１，１）＝ｒ１＋ｒ２＋…＋ｒｋおよび一つの分極容量１/Ｃ（１，１）＝１/ｃ１＋１/ｃ２＋…＋１/ｃｋと置き換える。他の蓄電素子Ｂ２１、Ｂ３１に関しても同様の置き換えを行う。また、蓄電素子列Ｒｏｗ２、Ｒｏｗ３に関しても同様にモデル化を行い、蓄電素子列モデルＲｏｗＭ２、ＲｏｗＭ３を作成する。
　次に、モデル化した蓄電素子列モデルＲｏｗ１Ｍ、Ｒｏｗ２Ｍ、Ｒｏｗ３Ｍを用いて、並列接続蓄電システムをモデル化する方法について、図６を用いて説明する。
解列されている蓄電素子列の蓄電素子列モデルＲｏｗ１Ｍについて、
解列蓄電素子列直列抵抗R0(:,1)= R0(1,1)+ R0(2,1)+ R0(3,1)+111M
解列蓄電素子列分極抵抗R(:,1)=R(1,1)+ R(2,1)+ R(3,1)
解列蓄電素子列分極容量1/C(:,1)=1/C(1,1)+1/C(2,1)+1/C(3,1)
解列蓄電素子列開放電圧VC(:,1)=VC(11)+ VC(21)+ VC(31)
を定義し、モデル化する。
　システムに接続されている蓄電素子列Ｒｏｗ２、Ｒｏｗ３の蓄電素子列モデルについても同様に、蓄電素子列モデルＲｏｗ２Ｍ、Ｒｏｗ３Ｍを作成する。次に、接続蓄電素子列モデルＲｏｗａｖｇＭを、以下の値を用いて定義し、モデル化する。
接続蓄電素子列直列抵抗R0avg = (R0(:,2)+ R0(:,3))/2
接続蓄電素子列分極抵抗Ravg = (R(:,2)+ R(:,3))/2
接続蓄電素子列分極容量Cavg = (C(:,2)+C(:,3))/2
接続蓄電素子列開放電圧VCavg = (VC(:,2)+ VC(:,3))/2
　次に，復列させた瞬間に蓄電素子列モデルＲｏｗ１Ｍおよび接続蓄電素子列モデルＲｏｗａｖｇＭに流れる電流を考えると、復列させた瞬間にはＲ（：，１）にはほとんど電流は流れないと考えられる。Ｒｏｗ１Ｍに流れる電流をＩ、 ＲｏｗａｖｇＭに流れる電流をI’（ただし、I’、I’’共に充電時を正、放電時を負とする）とし、復列後の蓄電素子列の電圧が等しくなる条件から、以下の式が成り立つ。
VC(:,1)＋Ｉ’×R0(:,1)=VCavg＋Ｉ’’×(R0avg+Ravg)　　　　（式２）
（式２）において、復列させた瞬間に各蓄電素子列に等しい電流が流れるものとして、Ｉ’=I’’=Iavg(n)=I/nとし整理すると、（式１）となる。
　次に、本実施例に沿って蓄電素子列を復列させた場合の各蓄電池素子列の開放電圧の変化、その時の電流の変化および復列後の充放電切り替えを行った場合の電流の変化の例を図９に示す。Ｒｏｗ２およびＲｏｗ３が放電時に、Ｒｏｗ１を復列させる場合、Ｒｏｗ１とＲｏｗ２およびＲｏｗ３の蓄電素子列開放電圧が（式１）を満たす条件でスイッチを投入すると（Ｔ＝Ｔ２）、各蓄電素子列にほぼ等しい電流が流れている。また、Ｔ＝Ｔ２’に放電から充電への切り替わりが起きた場合においても、電流ばらつきが小さいため、各蓄電素子列で過大な電流が流れていない。
1401　　　　　　　　　並列接続蓄電システム
1402　　　　　　　　　電力変換装置
1403　　　　　　　　　並列接続蓄電システム統合制御コントローラ
1404　　　　　　　　　ラック
1405　　　　　　　　　状態表示モニター
1406　　　　　　　　　接続端子
101,102,103　　並列接続スイッチ
111,112,113　　配線抵抗（バスバー）
B11…B33　　　　　　蓄電素子
Row1,Row2,Row3　　　　　　　蓄電素子列
121,122,123　　蓄電素子列状態検出装置
131,132,133　　電流検出装置
140　　　　　　　　　　電圧検出装置
160　　　　　　　　　　並列接続スイッチ制御装置
201　　　　　　　　　　蓄電素子両端電圧測定装置
202　　　　　　　　　　蓄電素子モデル
203　　　　　　　　　　蓄電素子内部状態推定部
204　　　　　　　　　　モデル誤差演算部
205　　　　　　　　　　蓄電素子残量演算部
206　　　　　　　　　　記憶媒体
207　　　　　　　　　　パラメータ演算部
r0　　　　　　　　　　　直列抵抗パラメータ
r1…rk　　　　　　　　分極抵抗パラメータ
c1…ck　　　　　　　　分極容量パラメータ
VC(11)…VC(33)開放電圧源
BM11…BM33　　　　蓄電素子モデル
111M…113M　　　　配線抵抗モデル
Row1M…Row3M　　蓄電素子列モデル
R(1,1)…R(3,3)分極抵抗
R0(1,1)…R0(3,3)　　　　　　直列抵抗
C(1,1)…C(3,3)分極容量
SW1　　　　　　　　　　解列蓄電素子列スイッチ
SWon　　　　　　　　　接続蓄電素子列スイッチ
R(:,1)…R(:,3)解列蓄電素子列分極抵抗
R0(:,1)…R0(:,3)　　　　　　解列蓄電素子列直列抵抗
C(:,1)…C(:,3)解列蓄電素子列分極容量
VC(:,1)…VC(:,3)　　　　　　解列蓄電素子列開放電圧
RowavgM　　　　　　接続蓄電素子列モデル
Ravg　　　　　　　　　接続蓄電素子列分極抵抗
R0avg　　　　　　　　接続蓄電素子列直列抵抗
Cavg　　　　　　　　　接続蓄電素子列分極容量
VCavg　　　　　　　　接続蓄電素子列開放電圧

Claims (4)

  1. 　充放電が可能な蓄電素子を複数個直列に接続して蓄電素子列とし、前記蓄電素子列を複数個並列に接続した並列接続蓄電システムにおいて、
    　前記蓄電素子ごとの蓄電素子電圧を測定する蓄電素子電圧測定装置と、
    　前記蓄電素子ごとの蓄電素子状態を推定する蓄電素子状態推定装置と、
    　前記蓄電素子列ごとの蓄電素子電流を測定する蓄電素子電流測定装置と、
    　前記蓄電素子列ごとに当該並列接続蓄電システムに接続と切離しを行う並列接続スイッチと、
    　前記蓄電素子電圧、前記蓄電素子状態、前記蓄電素子電流に基づいて前記並列接続スイッチをオンにする並列接続スイッチ制御手段とを備えることを特徴とする並列接続蓄電システム。
  2. 　請求項１において、前記並列接続スイッチ制御手段は、各蓄電素子列に等しい電流が流れる蓄電素子列開放電圧差の時に、前記並列接続蓄電システムに接続されていない蓄電素子列の並列接続スイッチをオンにすることを特徴とする並列接続蓄電システム。
  3. 　請求項２において、前記蓄電素子列開放電圧差をΔＯＣＶ、前記並列接続蓄電システムに接続されていない蓄電素子列の並列接続スイッチをオンにした後の電流平均値をＩａｖｇ（ｎ）、蓄電素子列数をｎ、前記並列接続蓄電システムに接続されていない蓄電素子列の直列抵抗をＲ０（：，１）、前記並列接続蓄電システムに接続されている蓄電素子列の直列抵抗平均値をＲ０ａｖｇ、前記並列接続蓄電システムに接続されている蓄電素子列の分極抵抗平均値をＲａｖｇとした場合に、以下の式を満たすことを特徴とする並列接続蓄電システム。
    　ΔOCV= Iavg(n)×(R0avg+ Ravg- R0(:，1))
  4. 　請求項３において、前記電流平均値Ｉａｖｇ（ｎ）は、前記並列接続蓄電システムに接続されていない蓄電素子列の並列接続スイッチをオンにする直前の各前記蓄電素子列電流の総和Iとした場合に、以下の式を満たすことを特徴とする並列接続蓄電システム。
    　Iavg (n)＝I／n
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