JP6541310B2 - モジュール制御装置、バランス補正システム及び蓄電システム - Google Patents

Description

本発明は、バランス補正制御装置、バランス補正システム及び蓄電システムに関する。

直列接続された多数の蓄電セル間の電圧を補正するバランス補正回路が提案されている（特許文献１〜４を参照。）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００６−０６７７４２号公報
［特許文献２］特開２００８−０１７６０５号公報
［特許文献３］特開２００９−２３２６６０号公報
［特許文献４］特開２０１２−２１０１０９号公報

蓄電セル間の電圧が補正されていても、蓄電セル間のＳＯＣにバラつきが生じる場合がある。

本発明の第１の態様においては、直列に接続された第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルの電圧のバランスを、第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルのそれぞれのＳＯＣの設定条件に基づいて補正するバランス補正装置を制御するバランス補正制御装置が提供される。上記のバランス補正制御装置は、第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルのそれぞれの劣化状態、電池容量及び温度からなる群から選択される少なくとも１つの電池特性を取得する電池特性取得部を備えてよい。上記のバランス補正制御装置は、電池特性取得部により取得された少なくとも１つの電池特性に基づいて、第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルのそれぞれのＳＯＣの設定条件を決定する設定条件決定部を備えてよい。

上記のバランス補正制御装置において、設定条件決定部は、第１の蓄電セル若しくは第２の蓄電セルの劣化状態が進行しているほど、第１の蓄電セル若しくは第２の蓄電セルの温度が低いほど、又は、第１の蓄電セル若しくは第２の蓄電セルの電池容量が小さいほど、第１の蓄電セル又は第２の蓄電セルのＳＯＣが大きくなるように、設定条件を決定してよい。上記のバランス補正制御装置において、第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルのそれぞれは、パルス状の放電電流を発生させてよい。

上記のバランス補正制御装置において、設定条件決定部は、第１の蓄電セル若しくは第２の蓄電セルの劣化状態が進行しているほど、第１の蓄電セル若しくは第２の蓄電セルの温度が低いほど、又は、第１の蓄電セル若しくは第２の蓄電セルの電池容量が小さいほど、第１の蓄電セル又は第２の蓄電セルのＳＯＣが小さくなるように、設定条件を決定してよい。上記のバランス補正制御装置において、第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルのそれぞれは、パルス状の充電電流が印加されてよい。

上記のバランス補正制御装置において、設定条件決定部は、電池特性取得部により取得された少なくとも１つの電池特性が、予め定められた第１の条件を満足する場合、電池特性取得部により取得された少なくとも１つの電池特性と、第１の対応情報とに基づいて、第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルのそれぞれのＳＯＣの設定条件を決定してよい。上記のバランス補正制御装置において、設定条件決定部は、電池特性取得部により取得された少なくとも１つの電池特性が、予め定められた第２の条件を満足する場合、電池特性取得部により取得された少なくとも１つの電池特性と、第２の対応関係とに基づいて、第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルのそれぞれのＳＯＣの設定条件を決定してよい。

上記のバランス補正制御装置において、第１の対応情報は、第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルのそれぞれについて、少なくとも１つの電池特性と、ＳＯＣの設定条件との第１の対応関係を示す情報であってよい。上記のバランス補正制御装置において、第２の対応情報は、第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルのそれぞれについて、少なくとも１つの電池特性と、ＳＯＣの設定条件との第２の対応関係を示す情報であってよい。

本発明の第２の態様においては、上記のバランス補正制御装置と、第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルのＳＯＣを取得するＳＯＣ取得部と、ＳＯＣ取得部により取得された第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルのそれぞれのＳＯＣが、設定条件決定部により決定された第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルのそれぞれのＳＯＣの設定条件を満足するように、バランス補正装置を制御する制御部とを備えるバランス補正システムが提供される。上記のバランス補正システムは、バランス補正装置をさらに備えてよい。

本発明の第３の態様においては、第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルと、上記のバランス補正システムとを備える、蓄電システムが提供される。上記の蓄電システムは、第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルのＳＯＣを取得するＳＯＣ取得部と、負荷及び第１の蓄電セルの間、又は、負荷及び第２の蓄電セルの間に直列に接続されたスイッチング素子と、ＳＯＣ取得部により取得された第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルの少なくとも一方のＳＯＣに基づいて、スイッチング素子のＯＮ動作及びＯＦＦ動作を管理する管理部とをさらに備えてよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

蓄電システム１００の内部構成の一例を概略的に示す。 バランス補正部１６４の内部構成の一例を概略的に示す。 補正制御信号２２及び補正制御信号２４の一例を概略的に示す。 モジュール制御部１５０の内部構成の一例を概略的に示す。 データテーブル５００の一例を概略的に示す。 蓄電システム６００の一例を概略的に示す。 蓄電システム７００の一例を概略的に示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、図面を参照して、実施形態について説明するが、図面の記載において、同一または類似の部分には同一の参照番号を付して重複する説明を省く場合がある。

図１は、蓄電システム１００の内部構成の一例を概略的に示す。蓄電システム１００は、モータなどの負荷（図示されていない。）に電気的に接続され、当該負荷に電力を供給する（蓄電システムの放電と称する場合がある。）。蓄電システム１００は、充電装置（図示されていない。）に電気的に接続され、電気エネルギを蓄積する（蓄電システムの充電と称する場合がある。）。蓄電システム１００は、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気二輪車、鉄道車両、飛行機、昇降機、クレーンなどの輸送装置、又は、ＰＣ、携帯電話などの電気機器に使用される。

本実施形態において、蓄電システム１００は、外部端子１１２と、外部端子１１４と、蓄電セル１２０、蓄電セル１２２、蓄電セル１２４、蓄電セル１２６及び蓄電セル１２８と、状態監視部１４０と、モジュール制御部１５０と、バランス補正モジュール１６０とを備える。バランス補正モジュール１６０は、バランス補正部１６２と、バランス補正部１６４と、バランス補正部１６６と、バランス補正部１６８とを有する。

蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８は、複数の蓄電セル又はＮ個（Ｎは３以上の整数である。）の蓄電セルの一例であってよい。蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８のそれぞれは、第１の蓄電セル又は第２の蓄電セルの一例であってよい。状態監視部１４０は、電池特性取得部の一例であってよい。モジュール制御部１５０は、バランス補正制御装置又はバランス補正システムの一例であってよい。モジュール制御部１５０は、管理部の一例であってよい。

モジュール制御部１５０及びバランス補正モジュール１６０を備えたシステムは、バランス補正システムの一例であってよい。バランス補正モジュール１６０及びバランス補正部１６２〜バランス補正部１６８のそれぞれは、バランス補正装置の一例であってよい。バランス補正部１６２〜バランス補正部１６８は、複数のバランス補正部又Ｎ個（Ｎは２以上の整数である。）のバランス補正部の一例であってよい。

なお、「電気的に接続される」とは、特定の要素と他の要素とが直接接続される場合に限定されない。特定の要素と他の要素との間に、第三の要素が介在してもよい。また、特定の要素と他の要素とが物理的に接続されている場合に限定されない。例えば、変圧器の入力巻線と出力巻線とは物理的には接続されていないが、電気的には接続されている。さらに、特定の要素と他の要素とが現実に電気的に接続されている場合だけでなく、蓄電セルとバランス補正部とが電気的に接続されたときに、特定の要素と他の要素とが電気的に接続される場合をも含む。また、「直列に接続される」とは、特定の要素と他の要素とが直列に電気的に接続されることを示し、「並列に接続される」とは、特定の要素と他の要素とが並列に電気的に接続されることを示す。

外部端子１１２及び外部端子１１４は、負荷、充電装置などのシステム外部の装置と、蓄電システム１００とを電気的に接続する。蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８は、直列に接続される。蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８の少なくとも１つは、二次電池またはキャパシタであってよい。蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８の少なくとも１つは、リチウムイオン電池であってよい。蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８の少なくとも１つは、当該蓄電セルの内部に、さらに直列又は並列に接続された複数の蓄電セルを含んでもよい。

本実施形態において、状態監視部１４０は、蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８のそれぞれの状態を監視する。状態監視部１４０は、蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８のそれぞれについて、蓄電セルの状態に関する情報を収集してよい。状態監視部１４０は、収集された情報をモジュール制御部１５０に送信してよい。

蓄電セルの状態に関する情報としては、蓄電セルの電圧値、蓄電セルを流れる電流値、蓄電セルの電池容量、蓄電セルの温度、蓄電セルの劣化状態、蓄電セルのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）などを例示することができる。蓄電セルの状態は、電池特性の一例であってよい。

蓄電セルの電池容量としては、満充電状態における電池容量、蓄電セルの定格電池容量（定格容量と称される場合がある。）などを例示することができる。蓄電セルの温度は、蓄電セルの内部又は表面の温度であってもよく、蓄電セルの周囲の空間又は蓄電セルの周囲に配された部材の温度であってもよい。蓄電セルの温度を測定するセンサは、蓄電セル毎に配されてもよく、１つのセンサにより測定された温度を、複数の蓄電セルの温度として取り扱ってもよい。

蓄電セルの劣化状態は、例えば、ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）により表される。蓄電セルのＳＯＨ［％］は、劣化時の満充電容量［Ａｈ］÷初期の満充電容量［Ａｈ］×１００として表される。蓄電セルのＳＯＨの算出方法又は推算方法は特に限定されるものではないが、例えば、状態監視部１４０は、蓄電セルの直流抵抗値に基づいて、蓄電セルのＳＯＨを決定する。状態監視部１４０は、蓄電セルの開放電圧値に基づいて、蓄電セルのＳＯＨを決定してもよい。

蓄電セルのＳＯＣ［％］は、残容量［Ａｈ］÷満充電容量［Ａｈ］×１００として表される。蓄電セルのＳＯＣの算出方法又は推算方法は特に限定されるものではないが、例えば、状態監視部１４０は、蓄電セルの電圧の測定結果に基づいて、蓄電セルのＳＯＣを決定する。状態監視部１４０は、蓄電セルの電圧のＩ−Ｖ特性データに基づいて、蓄電セルのＳＯＣを決定してもよい。状態監視部１４０は、蓄電セルの電流値の積算値に基づいて、蓄電セルのＳＯＣを決定してもよい。

本実施形態において、状態監視部１４０は、外部端子１１２、外部端子１１４、接続点１３２、接続点１３４、接続点１３６及び接続点１３８と電気的に接続される。状態監視部１４０は、バランス補正モジュール１６０と同一のチップに形成されてもよく、バランス補正モジュール１６０とは別のチップに形成されてもよい。

モジュール制御部１５０は、バランス補正モジュール１６０、又は、バランス補正部１６２〜バランス補正部１６８のそれぞれの動作を制御する。本実施形態において、モジュール制御部１５０は、状態監視部１４０から、蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８のそれぞれの状態に関する情報を受信する。モジュール制御部１５０は、蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８のそれぞれの状態に関する情報に基づいて、蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８のそれぞれのＳＯＣの設定条件を決定する。設定条件としては、設定値（目標値と称される場合がある。）、設定値の範囲（設定範囲と称される場合がある。）などを例示することができる。

本実施形態において、モジュール制御部１５０は、決定されたＳＯＣの設定条件に基づいて、バランス補正部１６２〜バランス補正部１６８のそれぞれを制御するためのモジュール制御信号１２〜１８を生成する。モジュール制御信号１２〜１８のそれぞれは、対応するバランス補正部の補正動作の対象となる２つの蓄電セル（動作対象セルと称する場合がある。）の電圧差又は電圧比を示す信号、対応するバランス補正部が動作するタイミングを制御する信号、ＳＯＣの設定条件を示す信号、対応するバランス補正部による電荷の移動速度を制御する信号及び対応するバランス補正部の動作モードを規定する信号の少なくとも１つを含んでよい。

バランス補正部の動作モードとしては、（１）動作対象セルのうち電圧又はＳＯＣの値が大きな方の蓄電セルから、他方の蓄電セルに電荷を移動させる通常モード、（２）動作対象セルのうち外部端子１１２側の蓄電セルから、他方の蓄電セルに電荷を移動させる順方向モード及び（３）動作対象セルのうち外部端子１１４側の蓄電セルから、他方の蓄電セルに電荷を移動させる逆方向モード、（４）補正動作を停止する停止モードを例示することができる。

モジュール制御部１５０は、ハードウエアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよい。また、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせにより実現されてもよい。例えば、モジュール制御部１５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インターフェース等を有するデータ処理装置等を備えた一般的な情報処理装置において、バランス補正モジュール１６０などを制御するためのプログラムが実行されることにより実現されてよい。

コンピュータにインストールされ、コンピュータを本実施形態に係るモジュール制御部１５０の一部として機能させるプログラムは、モジュール制御部１５０の各部の動作を規定したモジュールを備えてよい。これらのプログラム又はモジュールは、ＣＰＵ等に働きかけて、コンピュータを、モジュール制御部１５０の各部としてそれぞれ機能させる。

これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータに読込まれることにより、ソフトウエアと上述した各種のハードウエア資源とが協働した具体的手段として機能する。これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータの使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の装置を構築することができる。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶されていてもよく、ネットワークに接続された記憶装置に記憶されていてもよい。

バランス補正モジュール１６０は、蓄電システム１００の充電サイクル及び放電サイクルの少なくとも一方の間に、モジュール制御部１５０からの信号に基づいて、蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８の間で電荷を移動させる。バランス補正モジュール１６０は、１つのチップにより構成されていてもよく、複数のチップにより構成されていてもよい。

バランス補正部１６２〜バランス補正部１６８のそれぞれは、動作対象セルの電圧又はＳＯＣのバランスを補正する。バランス補正部１６２〜バランス補正部１６８のそれぞれは、２つの蓄電セルの電圧又はＳＯＣのバランスを、当該２つの蓄電セルのそれぞれのＳＯＣの設定条件に基づいて補正してよい。

バランス補正部１６２〜バランス補正部１６８の動作原理は特に限定されるものではないが、バランス補正部１６２〜バランス補正部１６８のそれぞれは、例えば、アクティブ方式のバランス補正装置である。アクティブ方式のバランス補正部は、特開２００６−０６７７４２号公報に記載されているような、２つの蓄電セルの間でインダクタを介して電荷を移動させるバランス補正部であってもよく、特開２０１２−２１０１０９号公報に記載されているような、キャパシタを用いて電荷を移動させるバランス補正部であってもよい。バランス補正部１６２〜バランス補正部１６８のそれぞれは、パッシブ方式のバランス補正装置であってもよい。パッシブ方式のバランス補正装置は、例えば、外部抵抗を用いて余計な電荷を放出する。

バランス補正部１６２は、モジュール制御信号１２に基づいて動作し、蓄電セル１２０及び蓄電セル１２２の電圧又はＳＯＣのバランスを補正する。例えば、バランス補正部１６２がインダクタを介して電荷を移動させる回路である場合、バランス補正部１６２は、第１の端子、第２の端子及び第３の端子と、信号入力端子とを有してよい。第１の端子は、蓄電セル１２０の外部端子１１２側の端子と電気的に接続され、第２の端子は、蓄電セル１２２の外部端子１１４側の端子と電気的に接続され、第３の端子は、蓄電セル１２０及び蓄電セル１２２の接続点１３２と電気的に接続される。また、信号入力端子には、モジュール制御部１５０からのモジュール制御信号１２が入力される。

同様にして、バランス補正部１６４は、モジュール制御信号１４に基づいて動作し、蓄電セル１２２および蓄電セル１２４の電圧又はＳＯＣのバランスを補正する。バランス補正部１６６は、モジュール制御信号１６に基づいて動作し、蓄電セル１２４および蓄電セル１２６の電圧又はＳＯＣのバランスを補正する。バランス補正部１６８は、モジュール制御信号１８に基づいて動作し、蓄電セル１２６および蓄電セル１２８の電圧を補正する。

本実施形態において、バランス補正部の外部に配されたモジュール制御部１５０が、複数のバランス補正部におけるＳＯＣの設定値を決定する場合について説明した。他の実施形態において、複数のバランス補正部のそれぞれが、モジュール制御部１５０と同様の部材を有し、当該バランス補正部におけるＳＯＣの設定値を決定してよい。

図２は、バランス補正部１６４の内部構成の一例を概略的に示す。なお、バランス補正部１６２、バランス補正部１６６及びバランス補正部１６８も、バランス補正部１６４と同様の内部構成を有してよい。

本実施形態において、バランス補正部１６４は、補正制御部２１０と、補正作動部２２０とを備える。補正作動部２２０は、インダクタ２５０と、スイッチング素子２５２と、スイッチング素子２５４と、ダイオード２６２と、ダイオード２６４とを有する。なお、バランス補正部１６４は、蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４のそれぞれの電圧を検知する電圧検知部（図示されていない。）を備えてもよい。補正制御部２１０は、制御部の一例であってよい。補正作動部２２０は、バランス補正装置の一例であってよい。

本実施形態において、バランス補正部１６４は、蓄電セル１２２の正極側と、蓄電セル１２２の負極側及び蓄電セル１２４の正極側の接続点１３４と、蓄電セル１２４の負極側とに電気的に接続される。これにより、蓄電セル１２２と、スイッチング素子２５２と、インダクタ２５０とを含む第１の開閉回路が形成される。また、蓄電セル１２４と、インダクタ２５０と、スイッチング素子２５４とを含む第２の開閉回路が形成される。蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４は、隣接する２つの蓄電セルの一例であってよい。

補正制御部２１０は、補正作動部２２０の動作を制御する。補正制御部２１０は、スイッチング素子２５２のオン・オフ動作を制御する補正制御信号２２をスイッチング素子２５２に供給する。補正制御部２１０は、スイッチング素子２５４のオン・オフ動作を制御する補正制御信号２４をスイッチング素子２５４に供給する。

補正制御部２１０は、予め定められた周期のパルス列を発生するパルス発生器により、補正制御信号２２及び補正制御信号２４を生成してよい。パルス発生器は、補正制御信号２２及び補正制御信号２４の少なくとも一方のデューティ比を可変制御する可変パルス発生器であってもよい。デューティ比は、方形波の周期に対するＯＮ期間の割合として算出することができる。

補正制御部２１０は、スイッチング素子２５２及びスイッチング素子２５４が交互にオン・オフ動作を繰り返すように補正制御信号２２及び補正制御信号２４を供給してよい。これにより、第１の開閉回路に電流が流れている状態と、第２の開閉回路に電流が流れている状態とが交互に切り替わるスイッチング動作が繰り返される。

補正制御部２１０は、バランス補正部１６４がスイッチング動作を予め定められた周期で繰り返すように、スイッチング素子２５２及びスイッチング素子２５４に対して、補正制御信号２２及び補正制御信号２４を供給してよい。ここで、「予め定められた周期」とは、スイッチング動作の繰り返しの周期が予め設定されている場合だけなく、何らかの制御によって当該周期を変動させる場合を含む。例えば、特定のアルゴリズムに基づいて次のサイクルにおける周期を決定する場合も含まれる。

本実施形態において、スイッチング動作は、スイッチング素子２５２及びスイッチング素子２５４の一方のスイッチング素子がオン動作し、他方のスイッチング素子がオフ動作する第１の動作と、当該一方のスイッチング素子がオフ動作し、当該他方のスイッチング素子がオン動作する第２の動作とを含んでよい。スイッチング動作は、第１の動作及び第２の動作に加えて、スイッチング素子２５２及びスイッチング素子２５４の両方がオフ動作する第３の動作を含んでよい。第１の動作、第２の動作及び第３の動作の順序は、任意に決定されてよいが、第１の動作に引き続いて第２の動作が実施されることが好ましい。なお、スイッチング動作は、他の動作を含んでもよい。

補正制御部２１０は、モジュール制御部１５０からモジュール制御信号１４を受信する。補正制御部２１０は、モジュール制御信号１４に基づいて、補正動作の開始及び停止の少なくとも一方を決定してよい。

一実施形態において、モジュール制御信号１４は、バランス補正部１６４の動作モードを規定する信号（モード選択信号と称する場合がある。）を含む。例えば、モード選択信号により、通常モード、順方向モード又は逆方向モードが選択されている場合、補正制御部２１０は、バランス補正部１６４が、モード選択信号によって選択された動作モードで動作するように補正制御信号２２及び補正制御信号２４を生成して、バランス補正部１６４の補正動作を開始させる。例えば、モード選択信号により、停止モードが選択されている場合、補正制御部２１０は、スイッチング素子２５２をオフ動作させるための補正制御信号２２と、スイッチング素子２５４をオフ動作させるための補正制御信号２４とを生成して、バランス補正部１６４の補正動作を停止させる。

他の実施形態において、モジュール制御信号１４は、蓄電セル１２２のＳＯＣ又は電圧の設定条件と、蓄電セル１２４のＳＯＣ又は電圧の設定条件とを含む。蓄電セル１２２の電圧の設定条件は、蓄電セル１２２のＳＯＣの設定条件に基づいて決定されてもよい。これにより、蓄電セル１２２の電圧を調整することで、蓄電セル１２２のＳＯＣを調整することができる。補正制御部２１０は、例えば、状態監視部１４０から、蓄電セル１２２のＳＯＣ又は電圧と、蓄電セル１２４のＳＯＣ又は電圧とを取得する。補正制御部２１０は、状態監視部１４０から取得した蓄電セル１２２のＳＯＣ又は電圧が、モジュール制御信号１４に含まれる蓄電セル１２２のＳＯＣ又は電圧の設定条件を満足し、状態監視部１４０から取得した蓄電セル１２４のＳＯＣ又は電圧が、モジュール制御信号１４に含まれる蓄電セル１２４のＳＯＣ又は電圧の設定条件を満足する場合に、バランス補正部１６４を作動させ、それ以外の場合に、バランス補正部１６４を停止させる。

補正制御部２１０は、モジュール制御信号１４に基づいて、補正制御信号２２及び補正制御信号２４を生成してよい。例えば、補正制御部２１０は、モジュール制御信号１４に基づいて、補正制御信号２２及び補正制御信号２４のデューティ比を決定し、当該デューティ比を有する補正制御信号２２及び補正制御信号２４を生成する。

一実施形態において、モジュール制御信号１４は、蓄電セル１２２のＳＯＣの設定条件と、蓄電セル１２４のＳＯＣの設定条件とを含む。例えば、補正制御部２１０は、蓄電セル１２２のＳＯＣが、モジュール制御信号１４に含まれる蓄電セル１２２のＳＯＣの設定条件を満足し、蓄電セル１２４のＳＯＣが、モジュール制御信号１４に含まれる蓄電セル１２４のＳＯＣの設定条件を満足するように、補正制御信号２２及び補正制御信号２４のデューティ比を決定する。

他の実施形態において、モジュール制御信号１４は、蓄電セル１２２の電圧の設定条件と、蓄電セル１２４の電圧の設定条件とを含む。補正制御部２１０は、蓄電セル１２２の電圧が、モジュール制御信号１４に含まれる蓄電セル１２２の電圧の設定条件を満足し、蓄電セル１２４のＳＯＣが、蓄電セル１２４の電圧の設定条件を満足するように、補正制御信号２２及び補正制御信号２４のデューティ比を決定する。

蓄電セル１２２の電圧の設定条件は、補正動作が完了した時点における蓄電セル１２２の電圧値又は当該電圧の範囲であってもよく、補正動作が完了した時点における蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４の電圧差又は電圧比であってもよい。同様に、蓄電セル１２４の電圧の設定条件は、補正動作が完了した時点における蓄電セル１２４の電圧値又は当該電圧の範囲であってもよく、補正動作が完了した時点における蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４の電圧差又は電圧比であってもよい。

他の実施形態において、モジュール制御信号１４は、補正制御信号２２及び補正制御信号２４のデューティ比を示す情報を含む。補正制御部２１０は、モジュール制御信号１４に含まれる補正制御信号２２及び補正制御信号２４のデューティ比を示す情報に基づいて、補正制御信号２２及び補正制御信号２４のデューティ比を決定する。

インダクタ２５０は、蓄電セル１２２とスイッチング素子２５２との間に、蓄電セル１２２及びスイッチング素子２５２に直列に接続され、蓄電セル１２２と蓄電セル１２４との間で電荷を移動させる。本実施形態において、インダクタ２５０の一端は、蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４の接続点１３４に電気的に接続される。インダクタ２５０の他端は、スイッチング素子２５２及びスイッチング素子２５４の接続点２４５に電気的に接続される。

スイッチング素子２５２及びスイッチング素子２５４が、交互にオン動作及びオフ動作（オン・オフ動作という場合がある。）を繰り返すことで、インダクタ２５０にインダクタ電流Ｉ_Ｌが生じる。これにより、蓄電セル１２２と蓄電セル１２４との間でインダクタを介して電気エネルギを授受することができる。その結果、蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４の電圧又はＳＯＣのバランスを補正することができる。

スイッチング素子２５２は、インダクタ２５０の他端と蓄電セル１２２の正極側との間に電気的に接続される。スイッチング素子２５２は、補正制御部２１０から補正制御信号２２を受信して、補正制御信号２２に基づいてオン動作又はオフ動作を行う。これにより、第１の開閉回路を開閉する。スイッチング素子２５２は、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタであってよい。

スイッチング素子２５４は、インダクタ２５０の他端と蓄電セル１２４の負極側との間に電気的に接続される。スイッチング素子２５４は、補正制御部２１０から補正制御信号２４を受信して、補正制御信号２４に基づきオン動作又はオフ動作を行う。これにより、第２の開閉回路を開閉する。スイッチング素子２５４は、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタであってよい。

ダイオード２６２は、スイッチング素子２５２と並列に配され、インダクタ２５０の他端から蓄電セル１２２の正極側への方向に電流を流す。ダイオード２６４は、スイッチング素子２５４と並列に配され、蓄電セル１２４の負極側からインダクタ２５０の他端への方向に電流を流す。ダイオード２６２及びダイオード２６４は、ＭＯＳＦＥＴのソース・ドレイン間に等価的に形成される寄生ダイオードであってよい。

ダイオード２６２及びダイオード２６４を設けることで、スイッチング素子２５２及びスイッチング素子２５４が共にオフ状態となった期間にインダクタ電流Ｉ_Ｌが残留した場合であっても、当該インダクタ電流Ｉ_Ｌがダイオード２６２又はダイオード２６４を通して流れ続けることができる。これにより、インダクタ２５０に一旦生じたインダクタ電流Ｉ_Ｌを無駄なく利用することができる。また、インダクタ電流Ｉ_Ｌを遮断した場合に生じるサージ電圧の発生を抑制することができる。

本実施形態において、バランス補正部１６４の補正制御部２１０が、補正制御信号２２及び補正制御信号２４を生成する場合について説明した。しかし、バランス補正部１６４は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、バランス補正部１６４は、補正制御部２１０を有しなくてもよい。この場合、例えば、モジュール制御部１５０が、補正制御信号２２及び補正制御信号２４を生成し、生成された補正制御信号２２及び補正制御信号２４が、スイッチング素子２５２及びスイッチング素子２５４に送信されてよい。

本実施形態において、モジュール制御部１５０がモジュール制御信号１４を生成し、補正制御部２１０がモジュール制御信号１４に基づいて補正制御信号２２及び補正制御信号２４を生成する場合について説明した。しかし、バランス補正部１６４は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、補正制御部２１０は、状態監視部１４０から情報を受け取り、受け取った情報に対してモジュール制御部１５０と同様の処理を実行することで、補正制御信号２２及び補正制御信号２４を生成してよい。

本実施形態において、バランス補正部１６４が蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４の電圧を補正する場合について説明した。しかし、バランス補正部１６４は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、バランス補正部１６４は、蓄電セル１２２及び蓄電セル１２８のように、隣接していない２つの蓄電セルの電圧を補正してもよい。この場合、インダクタ２５０の一端は、蓄電セル１２２及び蓄電セル１２８の接続点と接続される。また、スイッチング素子２５４は、インダクタ２５０の他端と蓄電セル１２８の負極側との間に電気的に接続される。

他の実施形態において、バランス補正部１６４は、蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４の直列電圧と、蓄電セル１２４及び蓄電セル１２６の直列電圧とを補正してよい。この場合、インダクタ２５０の一端は、蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４の接続点１３４と接続される。また、スイッチング素子２５２は、インダクタ２５０の他端と蓄電セル１２０の正極側との間に電気的に接続され、スイッチング素子２５４は、インダクタ２５０の他端と蓄電セル１２６の負極側との間に電気的に接続される。

図３は、補正制御信号２２及び補正制御信号２４の一例を概略的に示す。図３に示すとおり、補正制御信号２２及び補正制御信号２４は、スイッチング素子２５２及びスイッチング素子２５４が交互にオン・オフ動作を繰り返すように提供される。本実施形態において、補正制御信号２２のデューティ比は、クロック周期Ｔ_１に対するＯＮ時間Ｔ_２の比（Ｔ_２／Ｔ_１）として表される。また、補正制御信号２４のデューティ比は、クロック周期Ｔ１に対するＯＮ時間（Ｔ_１−Ｔ_２）の比（（Ｔ_１−Ｔ_２）／Ｔ_１）として表される。

図４は、モジュール制御部１５０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、モジュール制御部１５０は、制御条件格納部４１２と、電池特性取得部４１４と、設定条件決定部４１６と、ＳＯＣ取得部４１８と、回生情報取得部４２２と、発動情報取得部４２４と、制御信号生成部４２６とを備える。モジュール制御部１５０の各部は、互いに情報を送受してよい。制御信号生成部４２６は、制御部又は管理部の一例であってよい。本実施形態においては、主に、モジュール制御部１５０が、バランス補正部１６４を制御するためのモジュール制御信号１４を生成する場合を例として、モジュール制御部１５０の各部について説明する。

制御条件格納部４１２は、制御条件を格納する。制御条件は、制御信号生成部４２６が各種の制御信号を生成する場合における判断基準を示す情報であってよい。一実施形態において、制御条件は、蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８のそれぞれに対して、蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８のそれぞれの蓄電セルの状態と、蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８のそれぞれのＳＯＣの設定条件との対応関係を示す情報（対応情報と称する場合がある。）を含む。制御条件は、複数の対応情報を含んでよい。対応情報は、データテーブルであってもよく、関数であってもよい。

電池特性取得部４１４は、動作対象セルのそれぞれについて、蓄電セルの状態に関する情報を取得する。本実施形態において、電池特性取得部４１４は、状態監視部１４０から、蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４のそれぞれの劣化状態、電池容量及び温度からなる群から選択される少なくとも１つの電池特性を取得する。電池特性取得部４１４は、状態監視部１４０から取得した蓄電セルの状態に関する情報に基づいて、蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４のそれぞれの劣化状態、電池容量及び温度からなる群から選択される少なくとも１つの電池特性を算出することで、当該少なくとも１つの電池特性を取得してもよい。

設定条件決定部４１６は、動作対象セルのそれぞれについて、対応するバランス補正部におけるＳＯＣの設定条件を決定する。本実施形態において、設定条件決定部４１６は、電池特性取得部４１４により取得された少なくとも１つの電池特性に基づいて、補正制御部２１０における、蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４のそれぞれのＳＯＣの設定条件を決定する。例えば、設定条件決定部４１６は、電池特性取得部４１４により取得された少なくとも１つの電池特性と、制御条件格納部４１２に格納された制御条件とに基づいて、補正制御部２１０における、蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４のそれぞれのＳＯＣの設定条件を決定する。

一実施形態において、設定条件決定部４１６は、まず、対応情報が格納されたデータテーブルを参照して、電池特性取得部４１４により取得された蓄電セル１２２の電池特性に合致する蓄電セル１２２のＳＯＣの設定条件を抽出する。データテーブルの中に、電池特性取得部４１４により取得された蓄電セル１２２の電池特性に合致する蓄電セル１２２のＳＯＣの設定条件が格納されていない場合、設定条件決定部４１６は、適切な補間処理を実行することにより、蓄電セル１２２のＳＯＣの設定条件を決定してよい。次に、設定条件決定部４１６は、同様の手順により、蓄電セル１２４のＳＯＣの設定条件を決定する。

なお、対応情報が１以上の電池特性の関数である場合、設定条件決定部４１６は、まず、電池特性取得部４１４により取得された蓄電セル１２２の１以上の電池特性を当該関数に代入することにより、蓄電セル１２２のＳＯＣの設定条件を決定する。次に、設定条件決定部４１６は、同様の手順により、蓄電セル１２４のＳＯＣの設定条件を決定する。

他の実施形態において、設定条件決定部４１６は、制御条件格納部４１２に格納された複数の対応情報の中から選択された対応情報に基づいて、蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４のそれぞれのＳＯＣの設定条件を決定する。

例えば、電池特性取得部４１４により取得された少なくとも１つの電池特性が、予め定められた第１の条件を満足する場合、電池特性取得部４１４により取得された少なくとも１つの電池特性と、第１の対応情報とに基づいて、蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４のそれぞれのＳＯＣの設定条件を決定する。一方、電池特性取得部４１４により取得された少なくとも１つの電池特性が、予め定められた第２の条件を満足する場合、電池特性取得部４１４により取得された少なくとも１つの電池特性と、第２の対応情報とに基づいて、蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４のそれぞれのＳＯＣの設定条件を決定する。なお、第１の条件と、第２の条件とは異なる条件であってよい。

予め定められた第１の条件としては、電池特性取得部４１４により取得された蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４の特定の電気特性の少なくとも一方が、予め定められた第１の値よりも大きい又は小さいという条件を例示することができる。同様に、予め定められた第２の条件としては、電池特性取得部４１４により取得された蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４の特定の電気特性の少なくとも一方が、予め定められた第２の値よりも大きい又は小さいという条件を例示することができる。

設定条件決定部４１６は、蓄電システム１００の用途に基づいて、蓄電セル１２２又は蓄電セル１２４のＳＯＣの設定条件を決定してよい。一実施形態において、設定条件決定部４１６は、蓄電セル１２２又は蓄電セル１２４の劣化状態が進行しているほど、蓄電セル１２２又は蓄電セル１２４のＳＯＣが大きくなるように、設定条件を決定してよい。設定条件決定部４１６は、蓄電セル１２２又は蓄電セル１２４の温度が低いほど、蓄電セル１２２又は蓄電セル１２４のＳＯＣが大きくなるように、設定条件を決定してよい。設定条件決定部４１６は、蓄電セル１２２又は蓄電セル１２４の電池容量が小さいほど、蓄電セル１２２又は蓄電セル１２４のＳＯＣが大きくなるように、設定条件を決定してよい。

例えば、蓄電システム１００が、電気自動車又はハイブリッド自動車の電源として利用される場合、電気自動車又はハイブリッド自動車の発車時に、蓄電システム１００は、定常運転時と比較して大きなパルス状の放電電流を発生させる。例えば、ハイブリッド自動車においては、発車時にモータを利用することで燃費が大幅に向上する。このように、蓄電システム１００が、蓄電システム１００に含まれる蓄電セルによりパルス状の放電電流を発生させる用途に用いられる場合、設定条件決定部４１６は、蓄電セルの設定条件を上記の実施形態のように決定してよい。

他の実施形態において、設定条件決定部４１６は、蓄電セル１２２又は蓄電セル１２４の劣化状態が進行しているほど、蓄電セル１２２又は蓄電セル１２４のＳＯＣが小さくなるように、設定条件を決定してよい。設定条件決定部４１６は、蓄電セル１２２又は蓄電セル１２４の温度が低いほど、蓄電セル１２２又は蓄電セル１２４のＳＯＣが小さくなるように、設定条件を決定してよい。設定条件決定部４１６は、蓄電セル１２２又は蓄電セル１２４の電池容量が小さいほど、蓄電セル１２２又は蓄電セル１２４のＳＯＣが小さくなるように、設定条件を決定してよい。

例えば、蓄電システム１００が、荷物を昇降させるクレーン（ｃｒａｎｅ）における回生エネルギの回収に利用される場合、荷物の下降時に、蓄電システム１００には、荷物の上昇時と比較して大きなパルス状の回生電流が印加される。蓄電システム１００が回生エネルギを回収し、回収されたエネルギを次回の荷物の上昇に利用することで、エネルギ効率が大幅に向上する。このように、蓄電システム１００が、蓄電システム１００に含まれる蓄電セルにパルス状の回生電流が印加される用途に用いられる場合、設定条件決定部４１６は、蓄電セルの設定条件を上記の実施形態のように決定してよい。

ＳＯＣ取得部４１８は、蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４のＳＯＣを取得する。例えば、ＳＯＣ取得部４１８は、状態監視部１４０から、蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４のそれぞれのＳＯＣを取得する。

回生情報取得部４２２は、負荷からの回生電流の発生を示す回生情報を取得する。回生情報取得部４２２は、負荷から回生電流が発生することを示す信号を受信することで、回生情報を取得してよい。回生情報取得部４２２は、回生時に発生するパルス状の電流の発生を検出することで、回生情報を取得してよい。

発動情報取得部４２４は、負荷の発動を示す発動情報を取得する。発動情報取得部４２４は、負荷から、負荷が発動することを示す信号を受信することで、発動情報を取得してよい。発動情報取得部４２４は、負荷が発動した場合に発生するパルス状の電流の発生を検出することで、発動情報を取得してよい。

制御信号生成部４２６は、モジュール制御信号１２〜モジュール制御信号１８を生成する。モジュール制御信号１２〜モジュール制御信号１８のそれぞれは、バランス補正部１６２〜バランス補正部１６８のそれぞれの動作を制御する。例えば、モジュール制御信号１４は、ＳＯＣ取得部４１８により取得された蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４のそれぞれのＳＯＣが、設定条件決定部４１６により決定された蓄電セル１２２及び蓄電セル１２４のそれぞれのＳＯＣの設定条件を満足するように、バランス補正部１６４を制御する。

本実施形態において、制御信号生成部４２６は、蓄電システム１００と負荷とを電気的に接続するスイッチング素子のＯＮ動作及びＯＦＦ動作を制御する接続制御信号を生成する。制御信号生成部４２６は、接続制御信号を生成することで、上記のスイッチング素子のＯＮ動作及びＯＦＦ動作を管理する。制御信号生成部４２６は、蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８の少なくとも１つのＳＯＣに基づいて、上記のスイッチング素子のＯＮ動作及びＯＦＦ動作を管理してよい。

一実施形態において、制御信号生成部４２６は、回生情報取得部４２２が回生情報を取得した場合に、上記のスイッチング素子をＯＦＦ動作させる接続制御信号を生成する。制御信号生成部４２６は、蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８の少なくとも１つのＳＯＣが、予め定められた値よりも大きい場合に、上記のスイッチング素子をＯＦＦ動作させる接続制御信号を生成してよい。これにより、蓄電システム１００に含まれる蓄電セルの過充電を抑制することができる。

他の実施形態において、制御信号生成部４２６は、発動情報取得部４２４が発動情報を取得した場合に、上記のスイッチング素子をＯＦＦ動作させる接続制御信号を生成する。制御信号生成部４２６は、蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８の少なくとも１つのＳＯＣが、予め定められた値よりも小さい場合に、上記のスイッチング素子をＯＦＦ動作させる接続制御信号を生成してよい。これにより、蓄電システム１００に含まれる蓄電セルの過放電を抑制することができる。

図５は、データテーブル５００の一例を概略的に示す。データテーブル５００は、制御条件格納部４１２に格納される対応情報の一例であってよい。本実施形態において、データテーブル５００は、１以上の蓄電セルのそれぞれに対して、当該蓄電セルの蓄電セルＩＤ５１０と、当該蓄電セルの定格容量５２０と、当該蓄電セルのＳＯＨ５３０と、当該蓄電セルの温度５４０と、バランス補正処理における当該蓄電セルのＳＯＣの設定値５５０とを対応付けて格納する。蓄電セルＩＤ５１０は、１以上の蓄電セルのそれぞれを識別する蓄電セル識別情報の一例であってよい。定格容量５２０は、電池容量の一例であってよい。ＳＯＨ５３０は、劣化状態の一例であってよい。

一実施形態において、定格容量５２０の値が小さいほど、ＳＯＣの設定値５５０の値が大きい。ＳＯＨ５３０の値が小さくなるほど、ＳＯＣの設定値５５０の値が大きくなる。また、温度５４０の値が小さくなるほど、ＳＯＣの設定値５５０の値が大きくなる。他の実施形態において、定格容量５２０の値が小さいほど、ＳＯＣの設定値５５０の値が小さい。ＳＯＨ５３０の値が小さくなるほど、ＳＯＣの設定値５５０の値が小さくなる。また、温度５４０の値が小さくなるほど、ＳＯＣの設定値５５０の値が小さくなる。

なお、データテーブル５００は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、データテーブル５００は、１以上の蓄電セルのそれぞれに対して、当該蓄電セルの蓄電セルＩＤ５１０と、当該蓄電セルの定格容量５２０、当該蓄電セルのＳＯＨ５３０及び当該蓄電セルの温度５４０から選択される少なくとも１つと、バランス補正処理における当該蓄電セルのＳＯＣの設定値５５０とを対応付けて格納する。

図６は、蓄電システム６００の一例を概略的に示す。蓄電システム６００は、負荷６０と電気的に接続される。蓄電システム６００は、負荷６０に電力を供給する。また、蓄電システム６００は、負荷６０からの回生電流を蓄電する。

本実施形態において、負荷６０は、送信部６２を備える。送信部６２は、蓄電システム１００に信号６４を送信する。一実施形態において、送信部６２は、負荷の動作により回生電流が発生する可能性のある場合に、回生電流の発生を示す回生情報を含む信号６４を送信する。他の実施形態において、送信部６２は、負荷が発動する可能性のある場合に、負荷が発動することを示す発動情報を含む信号６４を送信する。

本実施形態において、蓄電システム６００は、蓄電システム１００と、発熱モジュール６０４と、スイッチング素子６１２と、スイッチング素子６１４とを備える。本実施形態において、蓄電システム１００のモジュール制御部１５０は蓄電システム１００が負荷６０に電力を供給する場合、スイッチング素子６１２をＯＮ動作させ、スイッチング素子６１４をＯＦＦ動作させるための接続制御信号６６を送信する。

本実施形態において、モジュール制御部１５０は、回生情報を含む信号６４を受信した場合に、スイッチング素子６１２及びスイッチング素子６１４に対して、スイッチング素子６１２をＯＦＦ動作させ、スイッチング素子６１４をＯＮ動作させるための接続制御信号６６を送信する。モジュール制御部１５０は、蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８の少なくとも１つのＳＯＣが、予め定められた値よりも大きい場合に、接続制御信号６６を送信してもよい。

発熱モジュール６０４は、電流を熱に変換する。本実施形態において、発熱モジュール６０４は抵抗素子であり、一方の端部がスイッチング素子６１４を介して負荷６０に接続されており、他方の端部が接地されている。

スイッチング素子６１２は、蓄電システム１００と負荷６０との間に直列に配される。スイッチング素子６１２は、接続制御信号６６に基づいて、蓄電システム１００と負荷６０との電気的な接続関係を切り替える。スイッチング素子６１４は、発熱モジュール６０４と負荷６０との間に直列に配される。スイッチング素子６１４は、接続制御信号６６に基づいて、発熱モジュール６０４と負荷６０との電気的な接続関係を切り替える。

蓄電システム６００によれば、蓄電システム１００に含まれる蓄電セルに過剰な回生電流が流入することを抑制することができる。その結果、蓄電システム１００に含まれる蓄電セルの過充電を防止することができる。

例えば、蓄電システムがハイブリット自動車に搭載されている場合、回生電流がランダムに発生する。できるだけ多くの回生電流を回収するためには、蓄電システムに含まれる蓄電セルのＳＯＣを比較的小さく維持しながら、当該蓄電システムを運用する必要がある。しかし、蓄電システムに含まれる蓄電セルのＳＯＣが小さくなりすぎると、ハイブリット自動車の発進時に、モータに十分な電力を供給することが難しくなる。モータに十分な電力が供給されない場合、エンジンを始動させて発進することになり、燃費が低下する。

本実施形態によれば、過剰な回生電流の蓄電システム１００への流入を防止することができるので、蓄電システム１００に含まれる蓄電セルのＳＯＣを比較的大きく維持しながら、蓄電システム６００を運用することができる。これにより、ハイブリット自動車の発進時に、モータに十分な電力を供給することできる。ハイブリッド自動車においては、発車時にモータを利用することで燃費が大幅に向上する。一方、回生エネルギの一部を回収しない場合であっても、燃費には大きく影響しない。そのため、ハイブリット自動車の電源として蓄電システム６００を用いることにより、ハイブリット自動車の燃費を大幅に向上させることができる。また、蓄電システム６００を構成する蓄電セルのうちの一部が他の蓄電セルと比較して劣化している場合であっても、蓄電システム６００をより有効に利用することができる。

図７は、蓄電システム７００の一例を概略的に示す。蓄電システム７００は、負荷７０と電気的に接続される。蓄電システム７００は、負荷７０に電力を供給する。また、蓄電システム７００は、負荷７０からの回生電流を蓄電する。本実施形態において、負荷７０は、送信部６２を備える。

本実施形態において、蓄電システム７００は、蓄電システム１００と、スイッチング素子６１２と、スイッチング素子６１４と、電源７０４とを備える。本実施形態において、電源７０４は、負荷７０と接続され、負荷７０に電力を供給する。本実施形態において、スイッチング素子６１４は、電源７０４と負荷６０との間に直列に配される。スイッチング素子６１４は、接続制御信号６６に基づいて、電源７０４と負荷６０との電気的な接続関係を切り替える。

本実施形態において、蓄電システム１００のモジュール制御部１５０は蓄電システム１００が負荷７０に電力を供給する場合、スイッチング素子６１２をＯＮ動作させ、スイッチング素子６１４をＯＦＦ動作させるための接続制御信号６６を送信する。本実施形態において、モジュール制御部１５０は、回生情報を含む信号６４を受信した場合に、スイッチング素子６１２及びスイッチング素子６１４に対して、スイッチング素子６１２をＯＮ動作させ、スイッチング素子６１４をＯＦＦ動作させるための接続制御信号６６を送信する。

これにより、蓄電システム７００が回生電流を回収することができる。なお、モジュール制御部１５０は、蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８の少なくとも１つのＳＯＣが、予め定められた値よりも大きい場合、スイッチング素子６１２及びスイッチング素子６１４に対して、スイッチング素子６１２をＯＦＦ動作させ、スイッチング素子６１４をＯＮ動作させるための接続制御信号６６を送信してもよい。

本実施形態において、蓄電システム７００は、蓄電システム１００に含まれる蓄電セルのＳＯＣを比較的小さく維持しながら運用される。これにより、より多くの回生電流を回収することができる。本実施形態において、モジュール制御部１５０は、蓄電システム１００が負荷７０に電力を供給する場合において、蓄電セル１２０〜蓄電セル１２８の少なくとも１つのＳＯＣが予め定められた値よりも小さい場合には、スイッチング素子６１２及びスイッチング素子６１４に対して、スイッチング素子６１２をＯＦＦ動作させ、スイッチング素子６１４をＯＮ動作させるための接続制御信号６６を送信する。これにより、電源７０４から負荷７０に電力を供給することができる。

例えば、蓄電システムがクレーンに搭載されている場合、蓄電システムが回生電流を回収すればするほど、クレーンのエネルギ効率が向上する。一方、クレーンが荷物を上昇させる場合に使用する電力が、蓄電システムから供給された場合であっても、その他の電源から供給された場合であってもクレーンのエネルギ効率に影響はない。本実施形態によれば、蓄電システム７００は、蓄電システム１００に含まれる蓄電セルのＳＯＣを比較的小さく維持しながら運用される。これにより、より多くの回生電流を回収することができる。その結果、クレーンのエネルギ効率を向上させることが出来る。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、技術的に矛盾しない範囲において、特定の実施形態について説明した事項を、他の実施形態に適用することができる。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１２ モジュール制御信号、１４ モジュール制御信号、１６ モジュール制御信号、１８ モジュール制御信号、２２ 補正制御信号、２４ 補正制御信号、６０ 負荷、６２ 送信部、６４ 信号、６６ 接続制御信号、７０ 負荷、１００ 蓄電システム、１１２ 外部端子、１１４ 外部端子、１２０ 蓄電セル、１２２ 蓄電セル、１２４ 蓄電セル、１２６ 蓄電セル、１２８ 蓄電セル、１３２ 接続点、１３４ 接続点、１３６ 接続点、１３８ 接続点、１４０ 状態監視部、１５０ モジュール制御部、１６０ バランス補正モジュール、１６２ バランス補正部、１６４ バランス補正部、１６６ バランス補正部、１６８ バランス補正部、２１０ 補正制御部、２２０ 補正作動部、２４５ 接続点、２５０ インダクタ、２５２ スイッチング素子、２５４ スイッチング素子、２６２ ダイオード、２６４ ダイオード、４１２ 制御条件格納部、４１４ 電池特性取得部、４１６ 設定条件決定部、４１８ ＳＯＣ取得部、４２２ 回生情報取得部、４２４ 発動情報取得部、４２６ 制御信号生成部、５００ データテーブル、５１０ 蓄電セルＩＤ、５２０ 定格容量、５３０ ＳＯＨ、５４０ 温度、５５０ 設定値、６００ 蓄電システム、６０４ 発熱モジュール、６１２ スイッチング素子、６１４ スイッチング素子、７００ 蓄電システム、７０４ 電源

Claims (9)

1. バランス補正システムと、
   第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルと、
   負荷及び前記第１の蓄電セルの間、又は、前記負荷及び前記第２の蓄電セルの間に直列に接続された第１スイッチング素子と、
   （ｉ）前記第１スイッチング素子のＯＮ動作及びＯＦＦ動作、並びに、（ｉｉ）電流を熱に変換する発熱モジュールと、前記負荷及び前記第１スイッチング素子の接続点との間に直列に接続された第２スイッチング素子のＯＮ動作及びＯＦＦ動作を管理するモジュール制御部と、
   を備える蓄電システムであって、
   前記バランス補正システムは、
   直列に接続された前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルの電圧のバランスを、前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのそれぞれのＳＯＣの設定条件に基づいて補正するバランス補正装置を制御するバランス補正制御部と、
   前記バランス補正制御部を制御する前記モジュール制御部と、
   を有し、
   前記モジュール制御部は、
   前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのＳＯＣを取得するＳＯＣ取得部と、
   前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのそれぞれの劣化状態、電池容量及び温度からなる群から選択される少なくとも１つの電池特性を取得する電池特性取得部と、
   前記電池特性取得部により取得された前記少なくとも１つの電池特性に基づいて、前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのそれぞれのＳＯＣの前記設定条件を決定する設定条件決定部と、
   を有し、
   前記モジュール制御部は、前記ＳＯＣ取得部により取得された前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのそれぞれのＳＯＣが、前記設定条件決定部により決定された前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのそれぞれのＳＯＣの前記設定条件を満足するように、前記バランス補正制御部を制御し、
   前記モジュール制御部は、前記ＳＯＣ取得部により取得された前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルの少なくとも一方のＳＯＣに基づいて、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のＯＮ動作及びＯＦＦ動作を管理し、
   前記設定条件決定部は、前記蓄電システムの用途に基づいて、前記第１の蓄電セル又は前記第２の蓄電セルの前記設定条件を決定し、
   前記設定条件決定部は、
   （ａ）前記蓄電システムが、前記蓄電システムの負荷の発動時に前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルにより、パルス状の放電電流を発生させる用途に用いられる場合、
   前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの劣化状態が進行しているほど、前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの温度が低いほど、又は、前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの電池容量が小さいほど、前記第１の蓄電セル又は前記第２の蓄電セルのＳＯＣが大きくなるように、前記設定条件を決定し、
   （ｂ）前記蓄電システムが、前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルに、前記負荷からのパルス状の回生電流が印加される用途に用いられる場合、
   前記設定条件決定部は、前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの劣化状態が進行しているほど、前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの温度が低いほど、又は、前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの電池容量が小さいほど、前記第１の蓄電セル又は前記第２の蓄電セルのＳＯＣが小さくなるように、前記設定条件を決定し、
   前記モジュール制御部は、
   （ｉ）前記負荷で回生電流が発生する場合であって、且つ、（ｉｉ）前記ＳＯＣ取得部が取得した前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルの少なくとも１つのＳＯＣが予め定められた値よりも大きい場合に、
   前記第１スイッチング素子をＯＦＦ動作させ、前記第２スイッチング素子をＯＮ動作させる、
   蓄電システム。
2. 前記設定条件決定部は、
   前記電池特性取得部により取得された前記少なくとも１つの電池特性が、予め定められた第１の条件を満足する場合、前記電池特性取得部により取得された前記少なくとも１つの電池特性と、第１の対応情報とに基づいて、前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのそれぞれのＳＯＣの前記設定条件を決定し、
   前記電池特性取得部により取得された前記少なくとも１つの電池特性が、予め定められた第２の条件を満足する場合、前記電池特性取得部により取得された前記少なくとも１つの電池特性と、第２の対応情報とに基づいて、前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのそれぞれのＳＯＣの前記設定条件を決定し、
   前記第１の対応情報は、前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのそれぞれについて、前記少なくとも１つの電池特性と、前記ＳＯＣの設定条件との第１の対応関係を示す情報であり、
   前記第２の対応情報は、前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのそれぞれについて、前記少なくとも１つの電池特性と、前記ＳＯＣの設定条件との第２の対応関係を示す情報である、
   請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記バランス補正装置をさらに備える、
   請求項１又は請求項２に記載の蓄電システム。
4. 直列に接続された第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルの電圧のバランスを、前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのそれぞれのＳＯＣの設定条件に基づいて補正するバランス補正装置を制御するバランス補正制御部を制御するモジュール制御装置であって、
   前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのそれぞれの劣化状態、電池容量及び温度からなる群から選択される少なくとも１つの電池特性を取得する電池特性取得部と、
   前記電池特性取得部により取得された前記少なくとも１つの電池特性に基づいて、前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのそれぞれのＳＯＣの前記設定条件を決定する設定条件決定部と、
   前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルを含む蓄電システムの負荷からの回生電流の発生を示す回生情報を取得する回生情報取得部と、
   （ａ）（ｉ）前記負荷及び前記第１の蓄電セルの間、又は、（ｉｉ）前記負荷及び前記第２の蓄電セルの間に直列に接続された第１スイッチング素子のＯＮ動作及びＯＦＦ動作、並びに、（ｂ）電流を熱に変換する発熱モジュールと、前記負荷及び前記第１スイッチング素子の接続点との間に直列に接続された第２スイッチング素子のＯＮ動作及びＯＦＦ動作を管理するモジュール制御部と、
   を備え、
   前記発熱モジュールは、前記バランス補正装置とは異なり、
   前記モジュール制御部は、前記回生情報取得部が前記回生情報を取得した場合に、前記第１スイッチング素子をＯＦＦ動作させ、前記第２スイッチング素子をＯＮ動作させ、
   前記設定条件決定部は、前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルを含む前記蓄電システムの用途に基づいて、前記第１の蓄電セル又は前記第２の蓄電セルの前記設定条件を決定し、
   前記設定条件決定部は、
   （ａ）前記蓄電システムが、前記蓄電システムの負荷の発動時に前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルにより、パルス状の放電電流を発生させる用途に用いられる場合、
   前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの劣化状態が進行しているほど、前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの温度が低いほど、又は、前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの電池容量が小さいほど、前記第１の蓄電セル又は前記第２の蓄電セルのＳＯＣが大きくなるように、前記設定条件を決定し、
   （ｂ）前記蓄電システムが、前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルに、前記負荷からのパルス状の回生電流が印加される用途に用いられる場合、
   前記設定条件決定部は、前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの劣化状態が進行しているほど、前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの温度が低いほど、又は、前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの電池容量が小さいほど、前記第１の蓄電セル又は前記第２の蓄電セルのＳＯＣが小さくなるように、前記設定条件を決定する、
   バランス補正制御部を制御するモジュール制御装置。
5. 前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのＳＯＣを取得するＳＯＣ取得部をさらに備え、
   前記モジュール制御部は、
   （ｉ）前記回生情報取得部が前記回生情報を取得し、（ｉｉ）前記ＳＯＣ取得部が取得した前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルの少なくとも１つのＳＯＣが予め定められた値よりも大きい場合に、
   前記第１スイッチング素子をＯＦＦ動作させ、前記第２スイッチング素子をＯＮ動作させる、
   請求項４に記載のバランス補正制御装置を制御するモジュール制御装置。
6. 直列に接続された第１の蓄電セル及び第２の蓄電セルの電圧のバランスを、前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのそれぞれのＳＯＣの設定条件に基づいて補正するバランス補正装置を制御するバランス補正制御部を制御するモジュール制御装置であって、
   前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのそれぞれの劣化状態、電池容量及び温度からなる群から選択される少なくとも１つの電池特性を取得する電池特性取得部と、
   前記電池特性取得部により取得された前記少なくとも１つの電池特性に基づいて、前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのそれぞれのＳＯＣの前記設定条件を決定する設定条件決定部と、
   前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルを含む蓄電システムの負荷の発動を示す発動情報を取得する発動情報取得部と、
   （ａ）（ｉ）前記負荷及び前記第１の蓄電セルの間、又は、（ｉｉ）前記負荷及び前記第２の蓄電セルの間に直列に接続された第１スイッチング素子のＯＮ動作及びＯＦＦ動作、並びに、（ｂ）前記負荷に電力を供給する電源と、前記負荷及び前記第１スイッチング素子の接続点との間に直列に接続された第２スイッチング素子のＯＮ動作及びＯＦＦ動作を管理するモジュール制御部と、
   を備え、
   前記電源は、前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルとは異なり、
   前記モジュール制御部は、前記発動情報取得部が前記発動情報を取得した場合に、前記第１スイッチング素子をＯＦＦ動作させ、前記第２スイッチング素子をＯＮ動作させ、
   前記設定条件決定部は、前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルを含む前記蓄電システムの用途に基づいて、前記第１の蓄電セル又は前記第２の蓄電セルの前記設定条件を決定し、
   前記設定条件決定部は、
   （ａ）前記蓄電システムが、前記蓄電システムの負荷の発動時に前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルにより、パルス状の放電電流を発生させる用途に用いられる場合、
   前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの劣化状態が進行しているほど、前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの温度が低いほど、又は、前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの電池容量が小さいほど、前記第１の蓄電セル又は前記第２の蓄電セルのＳＯＣが大きくなるように、前記設定条件を決定し、
   （ｂ）前記蓄電システムが、前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルに、前記負荷からのパルス状の回生電流が印加される用途に用いられる場合、
   前記設定条件決定部は、前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの劣化状態が進行しているほど、前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの温度が低いほど、又は、前記第１の蓄電セル若しくは前記第２の蓄電セルの電池容量が小さいほど、前記第１の蓄電セル又は前記第２の蓄電セルのＳＯＣが小さくなるように、前記設定条件を決定する、
   バランス補正制御部を制御するモジュール制御装置。
7. 前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルのＳＯＣを取得するＳＯＣ取得部をさらに備え、
   前記モジュール制御部は、
   （ｉ）前記発動情報取得部が前記発動情報を取得し、（ｉｉ）前記ＳＯＣ取得部が取得した前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルの少なくとも１つのＳＯＣが予め定められた値よりも小さい場合に、
   前記第１スイッチング素子をＯＦＦ動作させ、前記第２スイッチング素子をＯＮ動作させる、
   請求項６に記載のバランス補正制御部を制御するモジュール制御装置。
8. 請求項４から請求項７までの何れか一項に記載のバランス補正制御部を制御するモジュール制御装置と、
   前記バランス補正装置と、
   を備える、バランス補正システム。
9. 請求項８に記載のバランス補正システムと、
   前記第１の蓄電セル及び前記第２の蓄電セルと、
   前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子と、
   を備える、蓄電システム。