JP7466198B2 - 蓄電システム - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電システムに関する。
複数の蓄電モジュールを備えた蓄電システムにおいて、当該蓄電モジュールが並列に接続される場合がある（例えば、特許文献１を参照）。特許文献２には、蓄電モジュールを活性挿抜することのできる蓄電システムが開示されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開平１１－９８７０８号公報
［特許文献２］国際公開第２０１７／０８６３４９号
 解決しようとする課題
蓄電システムから電力の提供を受ける負荷装置は、多くの場合、抵抗負荷と並列に配された容量性負荷を備える。そのため、上記の容量性負荷の放電が進行した状態で蓄電システム及び負荷装置が電気的に接続されると、負荷装置の通電直後に突入電流（起動電流と称される場合がある。）が流れ、負荷装置又は蓄電システムが損傷する可能性がある。
一般的開示
本発明の第１の態様においては、蓄電システムが提供される。上記の蓄電システムは、例えば、他の電力供給装置と並列接続可能に構成された蓄電装置の蓄電部と、蓄電装置及び他の電力供給装置を電気的に接続する配線との間に配され、配線及び蓄電部の電気的な接続関係を切り替える切替部を備える。上記の蓄電システムは、例えば、配線及び蓄電部の間において切替部と並列に接続され、切替部よりも大きな抵抗を有し、蓄電部から配線に向かう方向に電流を通過させ、配線から蓄電部に向かう方向に電流が通過することを抑制する制限部を備える。
上記の蓄電システムにおいて、制限部は、制限部を流れる電流の電流量を制限する電流量制限部を有してよい。上記の蓄電システムにおいて、制限部は、電流量制限部と直列に接続され、蓄電部から配線に向かう方向に電流を通過させ、配線から蓄電部に向かう方向に電流を通過させない電流方向制限部を有してよい。上記の蓄電システムにおいて、電流量制限部は、固定抵抗、可変抵抗、定電流回路、及び、定電力回路の少なくとも１つを有してよい。上記の蓄電システムにおいて、制限部は、電流量制限部及び電流方向制限部と直列に接続され、電流量制限部、電流方向制限部及び蓄電部と、配線とを電気的に接続する接続部を有してよい。
上記の蓄電システムは、切替部を制御する切替制御部を備えてよい。上記の蓄電システムは、制限部を制御する制限制御部を備えてよい。上記の蓄電システムにおいて、切替制御部は、（ｉ）切替部の端子間電圧が予め定められた条件を満足する場合に、切替部が配線及び蓄電部を電気的に接続し、（ｉｉ）切替部の端子間電圧が予め定められた条件を満足しない場合に、切替部が配線及び蓄電部を電気的に切断するように、切替部を制御してよい。上記の蓄電システムにおいて、制限制御部は、切替部が配線及び蓄電部を電気的に切断している場合に、接続部が、電流量制限部、電流方向制限部及び蓄電部と、配線とを電気的に接続するように、接続部を制御してよい。上記の蓄電システムにおいて、制限制御部は、切替部が配線及び蓄電部を電気的に接続した後、接続部が、電流量制限部、電流方向制限部及び蓄電部と、配線とを電気的に切断するように、接続部を制御してよい。
上記の蓄電システムは、制限部を制御する制限制御部を備えてよい。上記の蓄電システムにおいて、制限制御部は、蓄電システムが蓄電システムの外部の負荷装置と物理的又は電気的に接続されている場合、又は、蓄電システムが蓄電システムの外部の負荷装置と電気的に接続される前に、接続部が、電流量制限部、電流方向制限部及び蓄電部と、配線とを電気的に接続するように、接続部を制御してよい。上記の蓄電システムは、切替部を制御する切替制御部を備えてよい。上記の蓄電システムにおいて、切替制御部は、蓄電システムが、蓄電システムの外部の負荷装置と電気的に接続される前に、切替部が配線及び蓄電部を電気的に切断するように、切替部を制御してよい。
上記の蓄電システムにおいて、制限部は、切替部の一端及び他端と、着脱自在に構成されてよい。上記の蓄電システムにおいて、蓄電装置は、切替部及び制限部を備えてよい。上記の蓄電システムにおいて、蓄電装置は、配線と、着脱自在に構成されてよい。
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のシステム構成の一例を概略的に示す。 蓄電モジュール１１０のシステム構成の一例を概略的に示す。 モジュール制御部２４０のシステム構成の一例を概略的に示す。 システム制御部１４０のシステム構成の一例を概略的に示す。 蓄電モジュール１１０の回路構成の一例を概略的に示す。 切替部６３０のシステム構成の一例を概略的に示す。 蓄電モジュール７１０のシステム構成の一例を概略的に示す。 切替部７３０のシステム構成の一例を概略的に示す。 蓄電システム９００のシステム構成の一例を概略的に示す。 蓄電モジュール１０１０のシステム構成の一例を概略的に示す。 モジュール制御部１０４０のシステム構成の一例を概略的に示す。 モジュール制御部１０４０の回路構成の一例を概略的に示す。 モジュール制御部１０４０の回路構成の一例を概略的に示す。 蓄電モジュール１４１０のシステム構成の一例を概略的に示す。 電圧調整部１４３０の回路構成のシステム構成の一例を概略的に示す。 電圧調整部１４３０の一例を概略的に示す。 蓄電モジュール１７１０のシステム構成の一例を概略的に示す。 蓄電モジュール１８１０のシステム構成の一例を概略的に示す。 予充電部１８２０の内部構成の一例を概略的に示す。 予充電部１８２０の回路構成の一例を概略的に示す。 予充電部１８２０の回路構成の一例を概略的に示す。 予充電部１８２０の回路構成の一例を概略的に示す。 予充電部１８２０の内部構成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、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のシステム構成の一例を概略的に示す。一実施形態において、蓄電システム１００は、負荷装置１２に電気的に接続され、負荷装置１２に電力を供給する（蓄電システム１００の放電と称する場合がある）。他の実施形態において、蓄電システム１００は、充電装置１４に電気的に接続され、電気エネルギーを蓄積する（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、蓄電装置、電気機器、輸送装置などに利用される。輸送装置としては、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、クレーンなどを例示することができる。
本実施形態において、蓄電システム１００は、接続端子１０２と、接続端子１０４と、接続端子１０２及び接続端子１０４を電気的に接続する配線１０６と、正極端子１１２及び負極端子１１４を有する蓄電モジュール１１０と、正極端子１２２及び負極端子１２４を有する蓄電モジュール１２０と、システム制御部１４０とを備える。蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０は、並列接続可能に構成された蓄電装置の一例であってよい。例えば、蓄電モジュール１１０は蓄電装置の一例であってよく、蓄電モジュール１２０は他の蓄電装置の一例であってよい。蓄電装置は、電力供給装置の一例であってよい。システム制御部１４０は、電池特性取得部の一例であってよい。システム制御部１４０は、出力部の一例であってよい。
蓄電システム１００は、接続端子１０２及び接続端子１０４を介して、負荷装置１２又は充電装置１４と電気的に接続される。本実施形態において、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０は、配線１０６を用いて並列に接続される。また、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０のそれぞれは、蓄電システム１００の筐体に着脱自在に保持される。これにより、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０のそれぞれを、個別に交換することができる。
本実施形態において、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０のそれぞれは、システム制御部１４０からの制御信号又はユーザの操作に基づいて、各蓄電モジュールの蓄電部と配線１０６との接続関係を切り替えることができる。例えば、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０のそれぞれは、システム制御部１４０からの制御信号、又は、ユーザの操作に基づいて、各蓄電モジュールの蓄電部を配線１０６に電気的に接続させたり、各蓄電モジュールの蓄電部を配線１０６から電気的に切断したりすることができる。
これにより、蓄電システム１００に新たに実装する蓄電モジュールの電圧と、蓄電システム１００に既に実装されている蓄電モジュールの電圧とが異なる場合であっても、蓄電モジュールの破損又は劣化を心配することなく、蓄電システム１００に含まれる複数の蓄電モジュールのそれぞれを、個別に交換することができる。その理由は、例えば、下記のとおりである。
近年のリチウムイオン電池の性能の向上により、リチウムイオン電池のインピーダンスが１０ｍΩ程度にまで小さくなっている。そのため、例えば、２つの蓄電モジュールの電圧差が０．４Ｖしかない場合であっても、当該２つの蓄電モジュールを並列に接続すると、電圧の大きな蓄電モジュールから電圧の小さな蓄電モジュールに向かって、４０Ａもの大電流が流れる。その結果、蓄電モジュールが劣化したり、破損したりする。なお、蓄電モジュールの電圧は、蓄電モジュールの正極端子及び負極端子の間の電圧（蓄電モジュールの端子間電圧と称する場合がある。）であってよい。
蓄電モジュールの交換作業に伴う蓄電モジュールの劣化又は破損を防止することを目的として、並列に接続された複数の蓄電モジュールの１つを個別に交換する場合、蓄電モジュールの交換作業を実施する前に、新たに実装する蓄電モジュールと、既に実装されている蓄電モジュールとの電圧差が極めて小さくなるまで、時間をかけて両者の電圧を調整することが考えられる。新たに実装する蓄電モジュールと、既に実装されている蓄電モジュールとの電圧差を極めて小さくすることで、蓄電モジュールの交換時に各蓄電モジュールに大きな電流が流れることを防止することができる。その結果、蓄電モジュールの劣化又は破損を抑制することができる。しかしながら、リチウムイオン電池のインピーダンスが小さくなるにつれて、新たに実装する蓄電モジュールと、既に実装されている蓄電モジュールとの電圧差の許容値も小さくなり、電圧差の調整に要する時間が非常に長くなる可能性がある。
これに対して、本実施形態に係る蓄電システム１００によれば、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０のそれぞれが、システム制御部１４０からの制御信号又はユーザの操作に基づいて、各蓄電モジュールの蓄電部と配線１０６との間の接続関係を切り替えることができる。そして、例えば、以下の手順により、蓄電モジュール１１０を交換することができる。
まず、ユーザは、古い蓄電モジュール１１０を、蓄電システム１００から取り外す。次に、ユーザは、新しい蓄電モジュール１１０を蓄電システム１００に実装する前に、新しい蓄電モジュール１１０の蓄電部と配線１０６とを電気的に切断するための操作を実施する。例えば、ユーザは、蓄電モジュール１１０の正極端子１１２と蓄電部との間に配されたスイッチング素子を手動で操作して、正極端子１１２と蓄電部とを電気的に切断する。
その後、ユーザは、正極端子１１２と蓄電部とが電気的に切断された状態の蓄電モジュール１１０を、蓄電システム１００に実装する。このとき、正極端子１１２と蓄電部とが電気的に切断されているので、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０の間の電圧差が比較的大きくても、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０の間に電流は流れない。その後、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０の電圧差が適切な値になると、システム制御部１４０が、蓄電モジュール１１０と配線１０６とを電気的に接続するための操作を実行する。なお、システム制御部１４０の詳細については後述する。
以上のとおり、本実施形態に係る蓄電システム１００によれば、蓄電モジュールを交換又は実装する場合に、新たに蓄電システム１００に実装される蓄電モジュールの電圧と、既に蓄電システム１００に実装されている蓄電モジュールの電圧とを厳密に調整する必要がない。そのため、蓄電モジュールを容易かつ迅速に交換したり、実装したりすることができる。
システム制御部１４０は、蓄電システム１００の各部を制御する。一実施形態において、システム制御部１４０は、蓄電システム１００の状態を決定する。蓄電システム１００の状態としては、充電状態、放電状態、スタンバイ状態又は停止状態などを例示することができる。
例えば、システム制御部１４０は、充放電イベントに関する情報を受信して、充放電イベントに関する情報に基づいて、蓄電システム１００の状態を決定する。充放電イベントに関する情報としては、（ｉ）負荷装置１２、充電装置１４などの外部機器からの充電要求又は放電要求、（ｉｉ）外部機器が接続されたことを示す情報、（ｉｉｉ）外部機器の種類を示す情報、（ｉｖ）外部機器の動作を示す情報、（ｖ）外部機器の状態を示す情報、（ｖｉ）外部機器に対するユーザの指示又は操作を示す情報、（ｖｉｉ）蓄電システム１００に対するユーザの指示又は操作を示す情報、及び、（ｖｉｉｉ）これらの組み合わせなどを例示することができる。
例えば、システム制御部１４０は、負荷装置１２の接続を検出した場合、又は、負荷装置１２の種類を示す信号を受信した場合に、蓄電システム１００が放電状態にあると判断する。システム制御部１４０は、負荷装置１２から、電力を使用することを示す信号を受信した場合に、蓄電システム１００が放電状態にあると判断してもよい。電力を使用することを示す信号としては、負荷装置１２の電源をＯＮにすることを示す信号、負荷装置１２の電源がＯＮになったことを示す信号、負荷装置１２を運転モードに移行させることを示す信号、負荷装置１２が運転モードに移行したことを示す信号などを例示することができる。
システム制御部１４０は、充電装置１４の接続を検出した場合、又は、充電装置１４の種類を示す信号を受信した場合に、蓄電システム１００が充電状態にあると判断してよい。システム制御部１４０は、充電装置１４から、充電を開始することを示す信号を受信した場合に、蓄電システム１００が充電状態にあると判断してもよい。システム制御部１４０は、負荷装置１２から、回生電流が発生していること又は回生電流が発生する可能性があることを示す信号を受信した場合に、蓄電システム１００が充電状態にあると判断してもよい。
他の実施形態において、システム制御部１４０は、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０のそれぞれの状態を監視する。システム制御部１４０は、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０のそれぞれに含まれる蓄電部の電池特性に関する情報を収集してよい。蓄電部の電池特性に関する情報は、蓄電部の電圧値、蓄電部を流れる電流値、蓄電部の電池容量、蓄電部の温度、蓄電部の劣化状態、及び、蓄電部のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）から選択される少なくとも１つであってよい。
蓄電部の電池特性（蓄電モジュールの電池特性と称する場合がある。蓄電部の電池特性は、蓄電モジュールを構成する複数の単電池のうちの単一の単電池の電池特性であってもよく、当該複数の単電池の組み合わせの電池特性であってもよい。）に関する情報は、蓄電部の仕様に関する情報、蓄電部の劣化状態に関する情報の少なくとも一方を含んでもよい。蓄電部の仕様に関する情報としては、蓄電部の種類又は型式、蓄電部の接続状態、蓄電部を充電することができる充電方式の種類、蓄電部を充電することができない充電方式の種類、定格電池容量（定格容量と称される場合がある。）、定格電圧、定格電流、エネルギー密度、最大充放電電流、充電特性、充電温度特性、放電特性、放電温度特性、自己放電特性、充放電サイクル特性、初期状態における等価直列抵抗、初期状態における電池容量、初期状態におけるＳＯＣ［％］、蓄電電圧［Ｖ］などに関する情報を例示することができる。充電方式としては、ＣＣＣＶ方式、ＣＣ方式、トリクル充電方式などを例示することができる。
蓄電部の接続状態としては、蓄電部を構成する単位セルの種類、当該単位セルの数、当該単位セルの接続形式などを例示することができる。単位セルの接続形式としては、直列に接続された単位セルの数、並列に接続された単位セルの数などを例示することができる。エネルギー密度は、体積エネルギー密度［Ｗｈ／ｍ３］であってもよく、重量エネルギー密度［Ｗｈ／ｋｇ］であってもよい。
蓄電部の劣化状態に関する情報としては、任意の時点における蓄電部の情報であって、（ｉ）満充電状態における電池容量、（ｉｉ）予め定められた温度条件におけるＳＯＣ、（ｉｉｉ）ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）、（ｉｖ）等価直列抵抗（ＤＣＲ、内部抵抗と称される場合もある。）、（ｖ）初期状態又は予め定められたタイミングから積算された使用時間、充電回数、充電量、放電量、充放電サイクル数、温度ストレス要素及び過電流ストレス要素の少なくとも１つなどに関する情報を例示することができる。蓄電部の電池特性に関する情報は、蓄電部の劣化状態に関する情報と、当該情報が取得された時刻に関する情報とを対応付けて格納してもよい。蓄電部の電池特性に関する情報は、複数の時刻における、蓄電部の劣化状態に関する情報を格納してよい。
ＳＯＨ［％］は、例えば、劣化時の満充電容量（例えば、現在の満充電容量である。）［Ａｈ］÷初期の満充電容量［Ａｈ］×１００として表される。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、蓄電部のＳＯＨは、当該蓄電部の直流抵抗値及び開放電圧値の少なくとも一方に基づいて、算定又は推定される。ＳＯＨは、任意の換算式などを利用して、予め定められた温度条件における値に換算された値であってもよい。
蓄電部の劣化状態の判定方法は、特に制限されるものでなく、現在知られている、又は、将来開発された判定方法を利用することができる。一般的に、蓄電部の劣化が進行するにつれて、利用可能な電池容量は減少し、等価直列抵抗は増加する。そのため、例えば、現在の電池容量、ＳＯＣ又は等価直列抵抗と、初期状態の電池容量、ＳＯＣ又は等価直列抵抗とを比較することで、電池の劣化状態を判定することができる。
ＳＯＣ［％］は、例えば、残容量［Ａｈ］÷満充電容量［Ａｈ］×１００として表される。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、ＳＯＣは、例えば、（ｉ）蓄電部の電圧の測定結果、（ｉｉ）蓄電部の電圧のＩ－Ｖ特性データ及び（ｉｉｉ）蓄電部の電流値の積算値の少なくとも１つに基づいて、算出又は推定される。ＳＯＣは、任意の換算式などを利用して、予め定められた温度条件における値に換算された値であってもよい。
蓄電部の電池特性に関する情報は、当該蓄電部の充電時間及び放電時間の少なくとも一方に関する情報であってもよい。蓄電部の充電時間及び放電時間は、それぞれ、当該蓄電部を含む蓄電モジュールの充電時間及び放電時間であってもよい。一般的に、蓄電部の劣化が進行するにつれて、利用可能な電池容量が減少し、充電時間及び放電時間の少なくとも一方が短くなる。
蓄電部の充電時間に関する情報は、蓄電システム１００の充電時間に対する、当該蓄電部の充電時間の割合を示す情報を含んでよい。蓄電部の充電時間に関する情報は、蓄電システム１００の充電時間を示す情報と、当該蓄電部の充電時間を示す情報とを含んでよい。上記の充電時間は、（ｉ）１回の充電動作において、蓄電システム１００又は蓄電部に電流又は電圧が印加された時間であってもよく、（ｉｉ）予め定められた期間における１又は複数の充電動作において、蓄電システム１００又は蓄電部に電流又は電圧が印加された時間の総和であってもよい。
蓄電部の充電時間に関する情報は、予め定められた期間における蓄電システム１００の充電回数に対する、当該期間における当該蓄電部の充電回数の割合を示す情報を含んでよい。蓄電部の充電時間に関する情報は、予め定められた期間における蓄電システム１００の充電回数を示す情報と、当該期間における当該蓄電部の充電回数を示す情報とを含んでよい。
蓄電部の放電時間に関する情報は、蓄電システム１００の放電時間に対する、当該蓄電部の放電時間の割合を示す情報を含んでよい。蓄電部の放電時間に関する情報は、蓄電システム１００の放電時間と、当該蓄電部の放電時間とを含んでもよい。上記の放電時間は、（ｉ）１回の放電動作において、蓄電システム１００又は蓄電部が電流又は電圧を供給した時間であってもよく、（ｉｉ）予め定められた期間における１又は複数の放電動作において、蓄電システム１００又は蓄電部が電流又は電圧を供給した時間の総和であってもよい。
蓄電部の放電時間に関する情報は、予め定められた期間における蓄電システム１００の放電回数に対する、当該期間における当該蓄電部の放電回数の割合を示す情報を含んでよい。蓄電部の放電時間に関する情報は、予め定められた期間における蓄電システム１００の放電回数と、当該期間における当該蓄電部の放電回数とを含んでもよい。
システム制御部１４０は、蓄電モジュール１１０に含まれる蓄電部の電池特性に関する情報、及び、蓄電モジュール１２０に含まれる蓄電部の電池特性に関する情報の少なくとも一方を、外部の機器に送信してよい。これにより、外部の機器は、蓄電部の電池特性に関する情報を利用することができる。外部の機器としては、負荷装置１２、充電装置１４などを例示することができる。外部の機器は、ユーザに情報を出力する出力装置であってもよい。出力装置としては、ディスプレイなどの表示装置、又は、マイクなどの音声出力装置を例示することができる。出力装置は、出力部の一例であってよい。
システム制御部１４０は、蓄電モジュールの電池特性に関する情報に基づいて、当該蓄電モジュールの性能を判定してよい。システム制御部１４０は、蓄電モジュールの電池特性が予め定められた判定条件を満足しない場合に、当該蓄電モジュールの性能が不十分であることを示す情報を出力してもよい。システム制御部１４０は、蓄電システム１００の用途に基づいて、判定条件を決定してもよい。
本実施形態においては、システム制御部１４０が、蓄電モジュール１１０に含まれる蓄電部の電池特性に関する情報、及び、蓄電モジュール１２０に含まれる蓄電部の電池特性に関する情報の少なくとも一方を収集し、収集された情報を外部の機器に送信する場合について説明した。しかしながら、蓄電システム１００は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０のそれぞれが、各蓄電モジュールに含まれる蓄電部の電池特性に関する情報を収集して、収集された情報を外部の機器に送信してもよい。
本実施形態において、システム制御部１４０は、各蓄電モジュールの蓄電部の電圧に基づいて、各蓄電モジュールの蓄電部を配線１０６に電気的に接続させる順番を決定する。例えば、蓄電システム１００の動作を開始する場合において、蓄電システム１００の状態が充電状態から始まる場合、システム制御部１４０は、電圧の小さな蓄電モジュールの蓄電部から、配線１０６に電気的に接続させる。一方、蓄電システム１００の動作を開始する場合において、蓄電システム１００の状態が放電状態から始まる場合、システム制御部１４０は、電圧の大きな蓄電モジュールの蓄電部から、配線１０６に電気的に接続させる。なお、システム制御部１４０は、各蓄電モジュールの端子間電圧に基づいて、各蓄電モジュールの蓄電部を配線１０６に電気的に接続させる順番を決定してもよい。
一実施形態において、システム制御部１４０は、蓄電部を配線１０６に接続させるための信号を、決定された順番に従って各蓄電モジュールに送信してよい。他の実施形態において、システム制御部１４０は、電圧若しくはＳＯＣが最も小さな蓄電モジュール、又は、電圧若しくはＳＯＣが最も大きな蓄電モジュールを選択して、選択された蓄電モジュールに対してのみ、蓄電部を配線１０６に接続させるための信号を送信してもよい。
システム制御部１４０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。一実施形態において、システム制御部１４０は、アナログ回路、デジタル回路、又は、アナログ回路及びデジタル回路の組み合わせにより実現されてもよい。他の実施形態において、システム制御部１４０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、システム制御部１４０の各部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システム制御部１４０の一部として機能させるプログラムは、システム制御部１４０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、システム制御部１４０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。
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。
本実施形態において、蓄電システム１００が、並列に接続された２つの蓄電モジュールを備える場合について説明した。しかしながら、蓄電システム１００は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、蓄電システム１００は、並列に接続された３以上の蓄電モジュールを有してもよい。
本実施形態において、蓄電モジュール１１０を蓄電システム１００に実装する前に、ユーザが、新しい蓄電モジュール１１０の蓄電部と配線１０６とを電気的に接続するための操作を実施する場合について説明した。しかしながら、蓄電モジュール１１０の実装方法又は交換方法は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、ユーザは、例えば、蓄電システム１００の入力部（図示していない。）を操作して、蓄電モジュール１１０の交換作業を開始するための指示を入力する。入力部としては、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル、マイク、音声認識システム、ジェスチャ入力システムなどを例示することができる。
システム制御部１４０は、蓄電モジュール１１０の交換作業を開始するための指示を受け付けると、蓄電モジュール１１０と並列に接続された蓄電モジュール（本実施形態の場合、蓄電モジュール１２０である。）の蓄電部と配線１０６とを電気的に切断するための操作を実施してもよい。このとき、システム制御部１４０は、蓄電モジュール１１０の蓄電部と配線１０６とを電気的に切断するための操作を実施してもよい。例えば、システム制御部１４０は、各蓄電モジュールの正極端子と蓄電部との間に配されたスイッチング素子をオフ動作させるための信号を、当該スイッチング素子に送信する。
システム制御部１４０は、古い蓄電モジュール１１０が取り出され、新しい蓄電モジュール１１０が実装されたことを検出すると、各蓄電モジュールの蓄電部の電圧を取得する。新しい蓄電モジュール１１０の蓄電部と配線１０６とが電気的に接続されている場合、システム制御部１４０は、例えば、蓄電モジュール１１０と蓄電モジュール１２０との電圧差が適切な値になるまで、蓄電モジュール１１０のみを利用して、蓄電システム１００を運用する。そして、蓄電モジュール１１０と蓄電モジュール１２０との電圧差が適切な値になると、システム制御部１４０は、蓄電モジュール１２０と配線１０６とを電気的に接続するための操作を実行する。
一方、新しい蓄電モジュール１１０の蓄電部と配線１０６とが電気的に接続されていない場合、システム制御部１４０は、各蓄電モジュールの蓄電部の電圧に基づいて、各蓄電モジュールの蓄電部を配線１０６に電気的に接続させる順番を決定する。その後、システム制御部１４０は、決定された順番に従って各蓄電モジュールの蓄電部を配線１０６に電気的に接続させる。なお、新しい蓄電モジュール１１０の蓄電部と配線１０６とが電気的に接続されている場合、システム制御部１４０は、まず、新しい蓄電モジュール１１０の蓄電部と配線１０６とを電気的に切断してもよい。その後、各蓄電モジュールの蓄電部の電圧に基づいて、各蓄電モジュールの蓄電部を配線１０６に電気的に接続させる順番を決定し、決定された順番に従って各蓄電モジュールの蓄電部を配線１０６に電気的に接続させてもよい。
［蓄電システム１００の応用例］
上述のとおり、本実施形態に係る蓄電システム１００によれば、負荷装置１２又は充電装置１４に対して並列に接続された蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０の少なくとも一方を、両蓄電モジュール間の電圧差を気にすることなく、任意のタイミングで、実装したり、交換したりすることができる。ここで、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０の電圧差は、両蓄電モジュールの充電状態又は放電状態の違いだけでなく、両蓄電モジュールの電池特性の違いによっても生じ得る。蓄電モジュールの電池特性は、上述の蓄電部の電池特性と同様であってもよい。蓄電モジュールの電池特性は、蓄電部の電池特性として例示された特性の少なくとも１つであってもよい。
そのため、本実施形態に係る蓄電システム１００によれば、蓄電モジュール１１０の電池特性と、蓄電モジュール１２０の電池特性とが異なる場合であっても、蓄電モジュール１１０又は蓄電モジュール１２０の劣化又は破損を防止しながら、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０を、負荷装置１２又は充電装置１４に対して並列に接続することができる。なお、本実施形態に係る蓄電システム１００において、蓄電モジュール１１０の電池特性と、蓄電モジュール１２０の電池特性とは、同一であってもよく、異なってもよい。蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０が二次電池を含む場合、蓄電モジュール１１０の蓄電部を構成する二次電池の電池特性と、蓄電モジュール１２０の蓄電部を構成する二次電池の電池特性とは、同一であってもよく、異なってもよい。
また、蓄電システム１００と同様の構成により、互いに電池特性の異なる複数の電力供給モジュールを並列に接続可能な電力供給システムを構築してもよい。これにより、各電力供給モジュールの劣化又は破損を抑制しながら、任意のタイミングで、各電力供給モジュールを実装したり、交換したりすることができる。蓄電システム１００と同様の構成を採用することは、電力供給システムが、２つの端子により、外部の充電装置又は負荷装置と電気的に接続されるシステムである場合に、特に有用である。
電力供給モジュールは、他の機器に電力を供給する電力供給装置の一例であってよい。蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０は、電力供給モジュールの一例であってよい。蓄電システム１００は、複数の電力供給装置が並列接続可能に構成された電力供給システムの一例であってよい。蓄電部及び二次電池は、電力供給装置の電力供給源となる電力供給部の一例であってよい。
電力供給装置の電池特性は、（ｉ）電力供給部の劣化状態、（ｉｉ）電力供給部の種類、（ｉｉｉ）容量及びＳＯＣのバランス状態などの要因により変動する。一実施形態によれば、互いに劣化状態の異なる複数の電力供給装置を並列に接続可能な電力供給システムが提供される。上記の電力供給システムの詳細については後述するが、当該実施形態によれば、例えば、電力供給モジュールの二次利用品（中古品、再利用品などと称される場合もある。）を利用して、電力供給システムを構築することができる。
他の実施形態によれば、互いに種類の異なる複数の電力供給装置を並列に接続可能な電力供給システムが提供される。これにより、単一の種類の電力供給装置を組み合わせて電力供給システムを構築した場合と比較して、寿命、信頼性、充電性能、放電性能、エネルギー効率、温度特性、及び、経済性の少なくとも１つに優れた電力供給システムを構築することができる。上記の電力供給システムの詳細については後述する。
本実施形態に係る蓄電システム１００においては、蓄電システム１００を構成する複数の電力供給モジュールが、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０である場合について説明した。しかしながら、蓄電システム１００を構成する複数の電力供給モジュールは、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、複数の電力供給モジュールの少なくとも１つが、一次電池を含んでもよく、燃料電池を含んでもよい。他の実施形態において、複数の電力供給モジュールの少なくとも１つが、一次電池又は燃料電池を含み、且つ、複数の電力供給モジュールの少なくとも１つが、二次電池を含んでもよい。蓄電部、一次電池及び燃料電池は、電力供給部の一例であってよい。
これらの場合において、一次電池又は燃料電池を含む電力供給モジュールは、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０と同様の構成により、システム制御部１４０からの制御信号又はユーザの操作に基づいて、当該電力供給モジュールの一次電池又は燃料電池と、配線１０６との間の接続関係を切り替えてよい。例えば、電力供給モジュールは、システム制御部１４０から、放電動作が検出されたことを示す信号を受信した場合に、当該電力供給モジュールの一次電池又は燃料電池と、配線１０６とを電気的に接続する。一方、電力供給モジュールは、システム制御部１４０から、充電動作が検出されたことを示す信号を受信した場合に、当該電力供給モジュールの一次電池又は燃料電池と、配線１０６との間の電気的な接続関係を切断する。これにより、一次電池又は燃料電池の破損又は劣化を防止することができる。
［蓄電システム１００の第１の応用例］
一実施形態において、蓄電システム１００は、複数の電力供給装置を備える。複数の電力供給装置は、電力供給部の劣化状態が互いに異なる２つの電力供給装置を含んでよい。複数の電力供給装置は、負荷装置１２又は充電装置１４に対して並列に接続されてよい。蓄電システム１００は、２つの端子により、負荷装置１２又は充電装置１４と電気的に接続されてよい。複数の電力供給装置の少なくとも１つは、蓄電システム１００の筐体に着脱自在に保持されてよい。これにより、各電力供給装置を、個別に交換することができる。蓄電システム１００は、少なくとも１つの蓄電モジュールを備えてよい。
劣化状態の異なる電力供給装置としては、使用履歴の異なる電力供給装置を例示することができる。例えば、蓄電システム１００は、新品の電力供給装置と、二次利用品の電力供給装置とを有する。蓄電システム１００は、使用履歴の異なる複数の二次利用品を有してもよい。
近年、（ｉ）電気自動車、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの動力源、（ｉｉ）再生可能エネルギーの出力安定化装置、（ｉｉｉ）スマートグリッド用の蓄電装置、（ｉｖ）電力料金が安い時間帯に電力を蓄電するための蓄電装置、（ｖ）充電ステーションのように、一時的に大きな電流を必要とする用途向けの蓄電装置などの用途において、蓄電池の需要が急速に高まっている。また、更新時期を迎えた蓄電池の数も増加している。
ここで、蓄電池に要求される性能は、用途によって異なる。そのため、特定の用途に利用されている蓄電池が劣化して、当該用途における要求性能を満たさなくなった場合であっても、当該蓄電池を他の用途に転用することで、当該蓄電池を再利用することができる場合がある。また、蓄電池の性能が向上した結果、蓄電池を組み込んだ製品の寿命よりも、当該蓄電池の寿命の方が長くなる場合もある。このような場合にも、蓄電池を破棄するのではなく、再利用することが望ましい。
蓄電池を再利用する場合、蓄電池ごとに劣化状態が異なる。そのため、従来は、蓄電池を再利用する前に、当該蓄電池の電池特性が検査されていた。また、検査結果に基づいて、電池特性が特定の条件を満足する蓄電池同士を組み合わせることにより、電力供給システムが構築されていた。しかしながら、電池特性を検査するためには、蓄電池を満充電させた後、当該蓄電池を放電させる必要があり、手間と時間とを要する。
これに対して、本実施形態よれば、互いに劣化状態の異なる複数の電力供給装置が並列に接続された蓄電システム１００を容易に構築することができる。また、蓄電システム１００を運用しながら、各電力供給装置を個別に実装したり、取り外したりすることもできる。さらに、再利用される電力供給装置を蓄電システム１００に組み込む前に、当該電力供給装置の検査の少なくとも一部を省略することができる。
本実施形態によれば、各電力供給装置は、システム制御部１４０からの制御信号又はユーザの操作に基づいて、各電力供給装置の電力供給部と配線１０６との接続関係を切り替えることができる。これにより、再利用される電力供給装置の電池特性を事前に検査していない場合であっても、蓄電システム１００を安全に運用することができる。また、蓄電システム１００を運用しながら、当該電力供給装置の電池特性を調べることができる。そして、電力供給装置の電池特性が不十分である場合には、当該電力供給装置を容易に交換することができる。
［蓄電システム１００の第２の応用例］
他の実施形態において、蓄電システム１００は、複数の電力供給装置を備える。複数の電力供給措置は、電力供給部の種類が互いに異なる２つの電力供給装置を含んでよい。複数の電力供給装置は、負荷装置１２又は充電装置１４に対して並列に接続されてよい。蓄電システム１００は、２つの端子により、負荷装置１２又は充電装置１４と電気的に接続されてよい。複数の電力供給装置の少なくとも１つは、蓄電システム１００の筐体に着脱自在に保持されてよい。これにより、各電力供給装置を、個別に交換することができる。蓄電システム１００は、少なくとも１つの蓄電モジュールを備えてよい。
電力供給部の種類としては、一次電池、二次電池、燃料電池などを例示することができる。二次電池の種類としては、リチウム電池、リチウムイオン電池、リチウム硫黄電池、ナトリウム硫黄電池、鉛電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、レドックスフロー電池、金属空気電池などを例示することができる。リチウムイオン電池の種類は、特に限定されない。リチウムイオン電池の種類としては、リン酸鉄系、マンガン系、コバルト系、ニッケル系、三元系などを例示することができる。
２つの電力供給装置の間で、各電力供給装置に含まれる電力供給部の種類が異なる場合、当該２つの電力供給装置の定格電圧の差が予め定められた値を超える場合がある。また、２つの電力供給装置の充電特性及び放電特性の少なくとも一方の差が、予め定められた条件を満足しない場合がある。従来は、特定の条件に合致する電力供給装置を見つけて、それらを組み合わせることにより、電力供給システムが構築されていた。そのため、そもそも、このような２つの電力供給装置を並列に接続しようという発想が存在しなかった。
これに対して、本実施形態によれば、互いに種類の異なる複数の電力供給装置が並列に接続された蓄電システム１００を容易に構築することができる。また、蓄電システム１００を運用しながら、各電力供給装置を個別に実装したり、取り外したりすることもできる。さらに、電力供給装置に含まれる電力供給部の種類によっては、蓄電システム１００の充電動作時に、当該電力供給部と、負荷装置１２又は充電装置１４との電気的な接続関係を切断することができる。
本実施形態によれば、各電力供給装置は、システム制御部１４０からの制御信号又はユーザの操作に基づいて、各電力供給装置の電力供給部と配線１０６との接続関係を切り替えることができる。これにより、蓄電システム１００に含まれる２つの電力供給装置の定格電圧の差が予め定められた値を超える場合、又は、当該２つの電力供給装置の充電特性及び放電特性の少なくとも一方の差が、予め定められた条件を満足しない場合であっても、蓄電システム１００を安全に運用することができる。
また、本実施形態によれば、単一の種類の電力供給装置を組み合わせて電力供給システムを構築した場合と比較して、寿命、信頼性、充電性能、放電性能、エネルギー効率、温度特性、及び、経済性の少なくとも１つに優れた電力供給システムを構築することができる。例えば、（ｉ）比較的広い温度範囲で動作するものの、充放電のエネルギー効率が比較的低い鉛電池を含む電力供給モジュールと、（ｉｉ）充放電のエネルギー効率が高いものの、低温領域及び高温領域での動作に課題を有するリチウムイオン電池を含む電力供給モジュールとを組み合わせることで、広い温度範囲で動作しつつ、エネルギー効率の高い電力供給システムを構築することができる。
図２は、蓄電モジュール１１０のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、蓄電モジュール１１０は、正極端子２１２及び負極端子２１４を有する蓄電部２１０と、切替部２３０と、モジュール制御部２４０と、保護部２５０と、バランス補正部２６０とを備える。また、本実施形態において、蓄電部２１０は、蓄電セル２２２と、蓄電セル２２４とを備える。切替部２３０は、スイッチング素子の一例であってよい。モジュール制御部２４０は、制御部の一例であってよい。モジュール制御部２４０は、制御装置の一例であってよい。モジュール制御部２４０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２４０は、出力部の一例であってよい。
蓄電部２１０のインピーダンスは、１Ω以下であってもよく、１００ｍΩ以下であってもよい。蓄電部２１０のインピーダンスは、１０ｍΩ以下であってもよく、１ｍΩ以下であってもよく、０．８ｍΩ以下であってもよく、０．５ｍΩ以下であってもよい。蓄電部２１０のインピーダンスは、０．１ｍΩ以上であってよい。蓄電部２１０のインピーダンスは、０．１ｍΩ以上１Ω以下であってもよく、０．１ｍΩ以上１００ｍΩ以下であってもよく、０．１ｍΩ以上１０ｍΩ以下であってもよく、０．１ｍΩ以上１ｍΩ以下であってもよい。
本実施形態に係る蓄電システム１００によれば、例えば、並列に接続された複数の蓄電モジュールのうちの１つを交換する場合に、蓄電システムに新たに追加する蓄電モジュールの電圧と、残りの他の蓄電モジュールの電圧とを高い精度で一致させなくてもよい。そのため、蓄電部２１０のインピーダンスが小さい場合であっても、蓄電モジュール１１０を容易かつ迅速に交換することができる。
本実施形態において、蓄電セル２２２及び蓄電セル２２４は直列に接続される。蓄電セル２２２及び蓄電セル２２４は、二次電池またはキャパシタであってよい。蓄電セル２２２及び蓄電セル２２４の少なくとも一方は、リチウムイオン電池であってよい。蓄電セル２２２及び蓄電セル２２４の少なくとも一方は、当該蓄電セルの内部に、さらに直列、並列又はマトリクス状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、蓄電部２１０の正極端子２１２が、蓄電モジュール１１０の正極端子１１２及び切替部２３０を介して、配線１０６と電気的に接続される。一方、蓄電部２１０の負極端子２１４は、蓄電モジュール１１０の負極端子１１４を介して、配線１０６と電気的に接続される。しかしながら、蓄電モジュール１１０は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、蓄電部２１０の負極端子２１４が、蓄電モジュール１１０の負極端子１１４及び切替部２３０を介して、配線１０６と電気的に接続される。一方、蓄電部２１０の正極端子２１２は、蓄電モジュール１１０の正極端子１１２を介して、配線１０６と電気的に接続される。
切替部２３０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間に配される。本実施形態において、切替部２３０は、モジュール制御部２４０が生成した信号に基づいて、配線１０６及び蓄電部２１０の接続状態を切り替える。これにより、蓄電部２１０を配線１０６に電気的に接続させたり、蓄電部２１０を配線１０６から電気的に切断したりすることができる。蓄電モジュール１１０を蓄電システム１００に実装する場合、蓄電モジュール１１０は、切替部２３０により、蓄電部２１０と配線１０６とが電気的に切断された状態で、蓄電システム１００に装着されてよい。これにより、蓄電モジュール１１０の破損又は劣化を防止することができる。
切替部２３０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く、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。切替部２３０は、アナログ回路、デジタル回路、又は、アナログ回路及びデジタル回路の組み合わせにより実現されてもよい。切替部２３０は、１以上の素子を有してよい。切替部２３０は、１以上のスイッチング素子を有してもよい。１以上のスイッチング素子のそれぞれは、正極端子１１２及び正極端子２１２の間、又は、負極端子１１４及び負極端子２１４の間に配されてよい。スイッチング素子としては、リレー、サイリスタ、トランジスタなどを例示することができる。サイリスタは、双方向性サイリスタ（トライアックと称される場合がある。）であってもよい。トランジスタは、半導体トランジスタであってもよい。半導体トランジスタは、バイポーラトランジスタであってもよく、電界効果トランジスタであってもよい。電界効果トランジスタは、ＭＯＳＦＥＴであってもよい。
モジュール制御部２４０は、蓄電モジュール１１０の蓄電部２１０と、配線１０６との間に流れる電流を制御する。本実施形態において、モジュール制御部２４０は、切替部２３０の端子間電圧（本実施形態においては、正極端子１１２及び正極端子２１２の間の電圧である。）が予め定められた条件を満足する場合に、切替部２３０が蓄電部２１０及び配線１０６を電気的に接続するように、切替部２３０を制御する。切替部２３０は、蓄電部２１０及び正極端子１１２を電気的に接続することで、蓄電部２１０及び配線１０６を電気的に接続してよい。
一方、切替部２３０の端子間電圧が予め定められた条件を満足しない場合には、切替部２３０が蓄電部２１０及び配線１０６又は正極端子１１２を電気的に切断するように、切替部２３０を制御する。切替部２３０は、蓄電部２１０及び正極端子１１２を電気的に切断することで、蓄電部２１０及び配線１０６を電気的に切断してよい。
予め定められた条件は、切替部２３０の端子間電圧の絶対値が、予め定められた範囲内であるという条件であってよい。予め定められた範囲は、３Ｖ以下であってもよく、１Ｖ以下であってもよく、０．１Ｖ以下であってもよく、１０ｍＶ以下であってもよく、１ｍＶ以下であってもよい。また、予め定められた範囲は、０．５ｍＶ以上であってもよく、１ｍＶ以上であってもよい。予め定められた範囲は、０．５ｍＶ以上３Ｖ以下であってもよい。予め定められた範囲は、１ｍＶ以上３Ｖ以下であってもよく、１ｍＶ以上１Ｖ以下であってもよく、１ｍＶ以上０．１Ｖ以下であってもよく、１ｍＶ以上１０ｍＶ以下であってもよく、１０ｍＶ以上１Ｖ以下であってもよく、１０ｍＶ以上０．１Ｖ以下であってもよく、０．１Ｖ以上１Ｖ以下であってもよい。なお、切替部２３０の端子間電圧は、正極端子１１２及び正極端子２１２の間の電圧であってもよく、配線１０６及び蓄電部２１０の間の電圧であってもよい。
予め定められた範囲は、蓄電部２１０のインピーダンスに基づいて、設定されてもよい。予め定められた範囲は、蓄電部２１０の定格電流又は許容電流に基づいて、設定されてよい。予め定められた範囲は、蓄電部２１０のインピーダンスと、蓄電部２１０の定格電流又は許容電流とに基づいて、設定されてよい。予め定められた範囲は、蓄電モジュール１１０を構成する素子のうち、定格電流又は許容電流が最も小さな素子の定格電流又は許容電流に基づいて、設定されてよい。予め定められた範囲は、蓄電モジュール１１０のインピーダンスと、蓄電モジュール１１０を構成する素子のうち、定格電流又は許容電流が最も小さな素子の定格電流又は許容電流に基づいて、設定されてよい。
これにより、蓄電モジュールを交換する場合に、新たに実装された蓄電モジュールと、既に実装されていた蓄電モジュールとの電圧差が予め定められた範囲内になるまで、配線１０６と、新たに実装された蓄電モジュールの蓄電部２１０とが電気的に切断された状態を維持することができる。そして、既に実装されていた蓄電モジュールの充電又は放電により、新たに実装された蓄電モジュールと、既に実装されていた蓄電モジュールとの電圧差が予め定められた範囲内になると、新たに実装された蓄電モジュールの蓄電部が配線１０６に電気的に接続される。このように、本実施形態によれば、新たに実装された蓄電モジュールと、他の蓄電モジュールとを、自動的に接続することができる。
本実施形態において、モジュール制御部２４０は、システム制御部１４０から、蓄電モジュール１１０の端子間電圧が、他の蓄電モジュールの端子間電圧よりも小さいことを示す信号を受信する。モジュール制御部２４０は、蓄電システム１００が充電状態に移行するときに上記の信号を受信すると、切替部２３０が蓄電部２１０及び配線１０６を電気的に接続するように、切替部２３０を制御する。これにより、並列に接続された複数の蓄電モジュール１１０を効率よく充電することができる。
本実施形態において、モジュール制御部２４０は、システム制御部１４０から、蓄電モジュール１１０の端子間電圧が、他の蓄電モジュールの端子間電圧よりも大きいことを示す信号を受信する。モジュール制御部２４０は、蓄電システム１００が放電状態に移行するときに上記の信号を受信すると、切替部２３０が蓄電部２１０及び配線１０６を電気的に接続するように、切替部２３０を制御する。これにより、並列に接続された複数の蓄電モジュール１１０を効率よく放電することができる。
本実施形態において、モジュール制御部２４０は、保護部２５０から、蓄電セル２２２又は蓄電セル２２４の端子間電圧が予め定められた範囲内にないことを示す信号を受信する。モジュール制御部２４０は、当該信号を受信すると、切替部２３０が蓄電部２１０及び配線１０６を電気的に切断するように、切替部２３０を制御する。これにより、過充電又は過放電による蓄電部２１０の劣化又は損傷を抑制することができる。
本実施形態において、モジュール制御部２４０は、ユーザの操作を受け付けて、ユーザから、切替部２３０をオン動作又はオフ動作させる旨の指示を受け取る。モジュール制御部２４０は、ユーザの指示を受け取ると、当該指示に従って、切替部２３０を制御する。
本実施形態において、モジュール制御部２４０は、蓄電部２１０の電池特性に関する情報を取得してよい。モジュール制御部２４０は、蓄電部２１０の電池特性に関する情報を、外部の機器に出力してよい。これにより、外部の機器は、蓄電部２１０の電池特性に関する情報を利用することができる。外部の機器としては、負荷装置１２、充電装置１４などを例示することができる。外部の機器は、ユーザに情報を出力する出力装置であってもよい。
モジュール制御部２４０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。一実施形態において、モジュール制御部２４０は、アナログ回路、デジタル回路、又は、アナログ回路及びデジタル回路の組み合わせにより実現されてもよい。他の実施形態において、モジュール制御部２４０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、モジュール制御部２４０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２４０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２４０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２４０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。コンピュータ読み取り可能な媒体は、非一時なコンピュータ可読媒体であってよい。
保護部２５０は、蓄電部２１０を保護する。本実施形態において、保護部２５０は、蓄電部２１０を過充電及び過放電から保護する。保護部２５０は、蓄電セル２２２又は蓄電セル２２４の端子間電圧が予め定められた範囲内にないことを検出すると、その旨を示す信号をモジュール制御部２４０に送信する。保護部２５０は、蓄電部２１０の端子間電圧に関する情報をシステム制御部１４０に送信してよい。保護部２５０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く、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。保護部２５０は、アナログ回路、デジタル回路、又は、アナログ回路及びデジタル回路の組み合わせにより実現されてもよい。
バランス補正部２６０は、複数の蓄電セルの電圧を均等化する。バランス補正部２６０の動作原理は特に限定されるものではなく、任意のバランス補正装置を利用することができる。蓄電部２１０が３以上の蓄電セルを有する場合、蓄電モジュール１１０は、複数のバランス補正部２６０を有してよい。例えば、蓄電部２１０がｎ個（ｎは、２以上の整数である。）の蓄電セルを有する場合、蓄電モジュール１１０は、ｎ－１個のバランス補正部２６０を有する。
バランス補正部２６０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く、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。バランス補正部２６０は、アナログ回路、デジタル回路、又は、アナログ回路及びデジタル回路の組み合わせにより実現されてもよい。一実施形態において、バランス補正部２６０は、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。他の実施形態において、バランス補正部２６０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。
本実施形態において、蓄電部２１０が直列に接続された２つの蓄電セルを有する場合について説明した。しかしながら、蓄電部２１０は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、蓄電部２１０は、直列に接続された３以上の蓄電セルを有してもよい。また、蓄電部２１０は、並列に接続された複数の蓄電セルを有してもよく、マトリクス状に接続された複数のセルを有してもよい。
図３は、モジュール制御部２４０のシステム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２４０は、判定部３１０と、受信部３２０と、信号生成部３３０とを備える。モジュール制御部２４０は、モジュール情報取得部３４０と、モジュール情報格納部３５０と、モジュール情報送信部３６０とを備えてもよい。受信部３２０は、第１信号受信部、第２信号受信部及び第３信号受信部の一例であってよい。モジュール情報取得部３４０は、電池特性取得部の一例であってよい。モジュール情報送信部３６０は、出力部の一例であってよい。
本実施形態においては、モジュール制御部２４０が、モジュール情報取得部３４０、モジュール情報格納部３５０及びモジュール情報送信部３６０を備える場合について説明する。しかしながら、蓄電システム１００は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、システム制御部１４０が、モジュール情報取得部３４０、モジュール情報格納部３５０及びモジュール情報送信部３６０の少なくとも１つを備えてもよい。
判定部３１０は、切替部２３０の端子間電圧が予め定められた範囲内であるか否かを判定する。判定部３１０は、判定結果を示す信号を信号生成部３３０に送信する。判定部３１０は、任意の比較器又は比較回路であってもよい。判定部３１０は、ウインドコンパレータであってもよい。
受信部３２０は、システム制御部１４０からの信号、保護部２５０からの信号、及び、ユーザからの指示の少なくとも１つを受け取る。受信部３２０は、受け取った情報に対応する信号を信号生成部３３０に送信する。
信号生成部３３０は、判定部３１０及び受信部３２０の少なくとも一方から信号を受け取る。信号生成部３３０は、受け取った情報に基づいて、切替部２３０を制御するための信号を生成する。信号生成部３３０は、生成された信号を切替部２３０に送信する。
一実施形態において、信号生成部３３０は、判定部３１０が、切替部２３０の端子間電圧が予め定められた範囲内であると判定した場合に、切替部２３０のスイッチング素子をオン動作させるための信号を生成する。他の実施形態において、信号生成部３３０は、判定部３１０が、切替部２３０の端子間電圧が予め定められた範囲内でないと判定した場合に、切替部２３０のスイッチング素子をオフ動作させるための信号を生成する。
信号生成部３３０は、判定部３１０が、切替部２３０の端子間電圧が予め定められた範囲内であるか否かを判定してから、予め定められた時間が経過した後、信号を生成又は送信してよい。これにより、ノイズなどによる誤作動を防止することができる。また、蓄電モジュール１１０が蓄電システム１００に装着された直後に、蓄電部２１０及び配線１０６が電気的に接続されることを防止することができる。
本実施形態において、信号生成部３３０は、受信部３２０が受信した信号に基づいて、切替部２３０のスイッチング素子を制御するための信号を生成する。一実施形態において、受信部３２０が、システム制御部１４０から、切替部２３０のスイッチング素子をオン動作させるための信号を受信した場合、信号生成部３３０は、切替部２３０のスイッチング素子をオン動作させるための信号を生成する。
他の実施形態において、受信部３２０が、保護部２５０から、切替部２３０のスイッチング素子をオフ動作させるための信号を受信した場合、信号生成部３３０は、切替部２３０のスイッチング素子をオフ動作させるための信号を生成する。さらに他の実施形態において、受信部３２０が、ユーザの指示を受け付けた場合、信号生成部３３０は、切替部２３０のスイッチング素子をユーザの指示どおりに動作させるための信号を生成する。
本実施形態において、モジュール情報取得部３４０は、蓄電部２１０の電池特性に関する情報を取得する。モジュール情報取得部３４０は、蓄電部２１０の電池特性を測定することにより、蓄電部２１０の電池特性に関する情報を取得してもよい。モジュール情報取得部３４０は、出荷時、検査時又は販売時に、製造者、販売者などにより入力された、蓄電部２１０の電池特性に関する情報を取得してもよい。
モジュール情報取得部３４０は、蓄電部２１０の電池特性に関する情報を、モジュール情報格納部３５０に格納してよい。モジュール情報取得部３４０の具体的な構成は特に限定されるものではないが、モジュール情報取得部３４０は、モジュール情報格納部３５０におけるデータの読み込み及び書き込みを制御するコントローラであってもよい。本実施形態において、モジュール情報格納部３５０は、モジュール情報取得部３４０が取得した、蓄電部２１０の電池特性に関する情報を格納する。
本実施形態において、モジュール情報送信部３６０は、モジュール情報取得部３４０が取得した、蓄電部２１０の電池特性に関する情報を、システム制御部１４０に送信する。モジュール情報送信部３６０は、モジュール情報取得部３４０が取得した、蓄電部２１０の電池特性に関する情報を、外部の機器に送信してもよい。モジュール情報送信部３６０は、外部の機器からの要求に応じて、蓄電部２１０の電池特性に関する情報を送信してもよく、予め定められたタイミングにおいて、蓄電部２１０の電池特性に関する情報を送信してもよい。モジュール情報送信部３６０は、モジュール情報格納部３５０を参照して、蓄電部２１０の電池特性に関する情報を、システム制御部１４０又は外部の機器に送信してもよい。
図４は、システム制御部１４０のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、システム制御部１４０は、状態管理部４１０と、モジュール選択部４２０と、信号生成部４３０とを備える。状態管理部４１０は、電池特性取得部の一例であってよい。状態管理部４１０は、出力部の一例であってもよい。
本実施形態において、状態管理部４１０は、蓄電システム１００の状態を管理する。状態管理部４１０は、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０の状態を管理してよい。状態管理部４１０は、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０のそれぞれの状態を監視してよい。状態管理部４１０は、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０を監視して、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０のそれぞれの電池特性に関する情報を取得してもよい。状態管理部４１０は、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０を監視して得られた情報を、外部の機器に送信してもよい。
状態管理部４１０は、蓄電システム１００を運用しながら、各蓄電モジュールの電池特性を測定してよい。状態管理部４１０は、蓄電モジュールの電池特性が予め定められた条件を満足しない場合、当該蓄電モジュールの性能が不十分であることを示す情報を、ユーザに情報を出力する出力装置に出力してよい。状態管理部４１０は、蓄電モジュールの識別情報と、当該蓄電モジュールの性能が不十分であることを示す情報を出力してもよい。
これにより、ユーザは、性能が不十分である蓄電モジュールを容易に判別し、当該蓄電モジュールを交換することができる。本実施形態によれば、例えば、蓄電モジュールの再利用品を利用して蓄電システム１００を構築する場合において、再利用される蓄電モジュールの検査の少なくとも一部を省略することができる。
一実施形態において、モジュール選択部４２０は、蓄電システム１００が充電状態に移行するときに、蓄電システム１００に含まれる複数の蓄電モジュールのうち、端子間電圧が最も小さい蓄電モジュールを選択する。例えば、モジュール選択部４２０は、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０端子間電圧を比較して、端子間電圧が小さな方の蓄電モジュールを選択する。モジュール選択部４２０は、選択された蓄電モジュールを示す信号を信号生成部４３０に送信する。
他の実施形態において、モジュール選択部４２０は、蓄電システム１００が放電状態に移行するときに、蓄電システム１００に含まれる複数の蓄電モジュールのうち、端子間電圧が最も大きい蓄電モジュールを選択する。例えば、モジュール選択部４２０は、蓄電モジュール１１０及び蓄電モジュール１２０端子間電圧を比較して、端子間電圧が大きな方の蓄電モジュールを選択する。モジュール選択部４２０は、選択された蓄電モジュールを示す信号を信号生成部４３０に送信する。
本実施形態において、信号生成部４３０は、モジュール選択部４２０が選択した蓄電モジュールに対して、当該蓄電モジュールの切替部２３０のスイッチング素子をオン動作させるための信号を生成する。信号生成部４３０は、生成された信号をモジュール制御部２４０に送信する。他の実施形態において、信号生成部４３０は、モジュール選択部４２０が選択した蓄電モジュールに対して、当該蓄電モジュールの切替部２３０のスイッチング素子をオフ動作させるための信号を生成してもよい。
図５は、蓄電モジュール１１０の回路構成の一例を概略的に示す。なお、説明を簡単にする目的で、図５において、保護部２５０及び保護部２５０に関連する配線については図示していない。
本実施形態において、切替部２３０は、トランジスタ５１０と、抵抗５１２と、抵抗５１４と、ダイオード５１６と、トランジスタ５２０と、抵抗５２２と、抵抗５２４と、ダイオード５２６とを備える。トランジスタ５１０及びトランジスタ５２０は、スイッチング素子の一例であってよい。本実施形態においては、切替部２３０のスイッチング素子として、トランジスタ５１０及びトランジスタ５２０を用いる場合について説明する。しかしながら、切替部２３０のスイッチング素子は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、切替部２３０のスイッチング素子として、単一のスイッチング素子が用いられてもよい。
本実施形態において、モジュール制御部２４０は、判定部３１０と、信号生成部３３０と、スイッチ５９２及びスイッチ５９４とを備える。本実施形態において、判定部３１０は、トランジスタ５３０と、抵抗５３２と、トランジスタ５４０と、抵抗５４２と、抵抗５５２と、抵抗５５４とを備える。信号生成部３３０は、トランジスタ５６０と、キャパシタ５７０と、抵抗５７２と、トランジスタ５８０とを備える。スイッチ５９２及びスイッチ５９４は、受信部３２０の一例であってよい。
次に、切替部２３０及びモジュール制御部２４０の各部の詳細について説明する。本実施形態の切替部２３０において、トランジスタ５１０はＭＯＳＦＥＴであり、トランジスタ５１０がオフの場合であっても、トランジスタ５１０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（図示していない。）により、正極端子２１２から正極端子１１２に向かって電流が流れ得る。同様に、トランジスタ５２０はＭＯＳＦＥＴであり、トランジスタ５２０がオフの場合であっても、トランジスタ５２０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（図示していない。）により、正極端子１１２から正極端子２１２に向かって電流が流れ得る。
本実施形態において、トランジスタ５１０及びトランジスタ５２０は、初期設定ではオフに設定される。蓄電システム１００の充電時にトランジスタ５８０がオン動作すると、抵抗５１２、抵抗５１４及びトランジスタ５８０を介して、正極端子１１２から負極端子１１４に向かって電流が流れる。その結果、トランジスタ５１０のゲートに電圧が印加され、トランジスタ５１０がオン動作する。これにより、トランジスタ５２０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を介して、正極端子１１２から正極端子２１２に向かって電流を流すことができる。
一方、蓄電システム１００の放電時にトランジスタ５８０がオン動作すると、抵抗５２２、抵抗５２４及びトランジスタ５８０を介して、正極端子２１２から負極端子２１４に向かって電流が流れる。その結果、トランジスタ５２０のゲートに電圧が印加され、トランジスタ５２０がオン動作する。これにより、トランジスタ５１０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を介して、正極端子２１２から正極端子１１２に向かって電流を流すことができる。
トランジスタ５８０がオン動作することに伴い、トランジスタ５１０又はトランジスタ５２０のゲートに印加される電圧は、切替部２３０のスイッチング素子をオン動作させるための信号の一例であってよい。同様に、トランジスタ５８０がオフ動作することに伴い、トランジスタ５１０又はトランジスタ５２０のゲートに印加される電圧は、切替部２３０のスイッチング素子をオフ動作させるための信号の一例であってよい。
本実施形態において、抵抗５１２及び抵抗５１４の値は、トランジスタ５１０を省電力で確実にオン／オフできるように設定される。また、抵抗５２２及び抵抗５２４の値は、トランジスタ５２０を省電力で確実にオン／オフできるように設定される。
本実施形態において、抵抗５１４と、抵抗５２４との間に、ダイオード５１６が配される。ダイオード５１６は、抵抗５１４から抵抗５２４に向かう方向には電流を通過させるが、抵抗５２４から抵抗５１４に向かう方向には電流を通過させない。ダイオード５１６を設けることで、切替部２３０が、正極端子１１２と、正極端子２１２とを電気的に切断しているときに、抵抗５２２、抵抗５２４、抵抗５１４及び抵抗５１２のルートを通って、正極端子２１２から正極端子１１２に電流が漏れることを防止することができる。
本実施形態において、抵抗５１４と、抵抗５２４との間に、ダイオード５２６が配される。ダイオード５２６は、抵抗５２４から抵抗５１４に向かう方向には電流を通過させるが、抵抗５１４から抵抗５２４に向かう方向には電流を通過させない。ダイオード５２６を設けることで、切替部２３０が、正極端子１１２と、正極端子２１２とを電気的に切断しているときに、抵抗５１２、抵抗５１４、抵抗５２４及び抵抗５２２のルートを通って、正極端子１１２から正極端子２１２に電流が漏れることを防止することができる。
本実施形態のモジュール制御部２４０において、判定部３１０のトランジスタ５３０及びトランジスタ５４０は、初期設定ではオフに設定される。また、信号生成部３３０のトランジスタ５６０及びトランジスタ５８０は、初期設定ではオフに設定される。
本実施形態によれば、抵抗５３２の値は、切替部２３０の端子間電圧が、正極端子１１２側をプラスとした予め定められた第１の値よりも小さい場合に、トランジスタ５３０がオン動作するように設定される。抵抗５３２の値は、切替部２３０がオフのときに漏れる電流が極小となるように設定されることが好ましい。また、抵抗５４２の値は、切替部２３０の端子間電圧が予め定められた第２の値よりも大きい場合に、トランジスタ５４０がオン動作するように設定される。抵抗５４２の値は、切替部２３０がオフのときに漏れる電流が極小となるように設定されることが好ましい。なお、本実施形態によれば、切替部２３０の端子間電圧は、正極端子１１２及び正極端子２１２の電圧差に等しい。
切替部２３０の端子間電圧が予め定められた第１の値よりも小さい場合、トランジスタ５３０がオン動作して、蓄電部２１０から、正極端子２１２、トランジスタ５３０及び抵抗５５２を介して、トランジスタ５６０のベースに電圧が印加され、トランジスタ５６０がオン動作する。トランジスタ５８０のベースには正極端子１１２からの電圧が印加されるものの、トランジスタ５６０がオン動作をしている間、トランジスタ５８０のオン動作が妨げられる。その結果、トランジスタ５８０はオフになる。
一方、切替部２３０の端子間電圧が予め定められた第２の値よりも大きい場合、トランジスタ５４０がオン動作して、正極端子１１２から、トランジスタ５４０及び抵抗５５４を介して、トランジスタ５６０のベースに電圧が印加され、トランジスタ５６０がオン動作する。その結果、トランジスタ５８０がオフになる。
本実施形態において、抵抗５５２の値は、トランジスタ５３０がオンのときにトランジスタ５６０をオンできる範囲で、消費電力を低減することができるように設定される。抵抗５５４の値は、トランジスタ５４０がオンのときにトランジスタ５６０をオンできる範囲で、消費電力を低減することができるように設定される。
キャパシタ５７０の容量は、トランジスタ５８０のベースに正極端子１１２からの電圧が印加されて、トランジスタ５８０がオン動作する前に、トランジスタ５６０がオン動作するように設定される。これにより、信号生成部３３０は、判定部３１０が、スイッチング素子の端子間電圧が予め定められた範囲内であるか否かを判定してから、予め定められた時間が経過した後、信号を生成することができる。
これに対して、切替部２３０の端子間電圧が、第１の値及び第２の値により定められる範囲内である場合、トランジスタ５３０及びトランジスタ５４０はオフのままであり、トランジスタ５６０もオフのままである。そのため、正極端子１１２から、抵抗５７２を介して、トランジスタ５８０のベースに電圧が印加され、トランジスタ５８０がオン動作する。
スイッチ５９２及びスイッチ５９４は、手動スイッチであってもよく、リレー、サイリスタ、トランジスタなどのスイッチング素子であってもよい。スイッチ５９２には、切替部２３０をオン動作させることを示す信号５２が入力されてよい。スイッチ５９４には、切替部２３０をオフ動作させることを示す信号５４が入力されてよい。
スイッチ５９２がオン動作すると、トランジスタ５８０のオン／オフに関わらず、切替部２３０をオン動作させることができる。スイッチ５９４がオン動作すると、トランジスタ５６０のオン／オフに関わらず、トランジスタ５８０をオフ動作させることができる。その結果、切替部２３０をオフ動作させることができる。
図６は、切替部６３０のシステム構成の一例を概略的に示す。切替部６３０は、トランジスタ５１０及びトランジスタ５２０と並列に接続されるリレー６３２を有する点で、図５に関連して説明された切替部２３０と相違する。その他の点については、切替部２３０と同様の構成を有してよい。本実施形態において、トランジスタ５１０及びトランジスタ５２０は、半導体トランジスタであってよい。トランジスタ５１０及びトランジスタ５２０は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であってよい。
リレー回路は、当該回路がオンになっているときの抵抗が小さいという優れた特性を有するものの、応答速度が比較的遅い。そのため、例えば、負荷装置が、モーターなどのパルス性の電流パターンを有する装置であり、短時間で電圧が大きく変動する場合には、信号生成部３３０からの信号に追従してオン動作することが難しい。一方、半導体トランジスタは、リレー回路と比較して消費電力は大きいものの、応答性に優れる。本実施形態の切替部６３０によれば、半導体トランジスタを用いたトランジスタ５１０又はトランジスタ５２０と、リレー回路を用いたリレー６３２とが並列に接続される。
そのため、切替部２３０が、信号生成部３３０から切替部２３０をオン動作させるための信号を受信した場合に、まずは、トランジスタ５１０又はトランジスタ５２０が素早く応答して、切替部２３０をオン動作させる。その後、少し遅れて、リレー６３２がオン動作する。そして、リレー６３２がオンになると、抵抗の小さなリレー６３２が、トランジスタ５１０及びトランジスタ５２０に並列に接続されるので、合成抵抗が小さくなり、損失を低減することができる。
図７及び図８を用いて、蓄電モジュール７１０について説明する。図７は、蓄電モジュール７１０のシステム構成の一例を概略的に示す。図８は、切替部７３０のシステム構成の一例を概略的に示す。図８においては、トランジスタ５１０及びトランジスタ５２０の動作に関する理解を助ける目的で、トランジスタ５１０の寄生ダイオード８４２、及び、トランジスタ５２０の寄生ダイオード８４４を図示している。
蓄電モジュール７１０は、切替部２３０の代わりに切替部７３０を有する点と、保護部２５０からの信号が、モジュール制御部２４０ではなく切替部７３０に送信される点とにおいて、図２に関連して説明された蓄電モジュール１１０と相違する。その他の点については、蓄電モジュール１１０と同様の構成を有してよい。
本実施形態において、切替部７３０は、モジュール制御部２４０から、切替部７３０をオン動作又はオフ動作させるための信号を受信する。また、切替部７３０は、保護部２５０から、切替部７３０をオフ動作させるための信号を受信する。
本実施形態によれば、論理回路８５２に、切替部７３０のスイッチング素子をオン動作させるための信号８２が入力されており、蓄電部２１０が過充電状態にあることを示す信号８８が入力されていない場合に、トランジスタ５１０がオンになる。また、論理回路８５４に、切替部７３０のスイッチング素子をオン動作させるための信号８２が入力されており、蓄電部２１０が過放電状態にあることを示す信号８６が入力されていない場合に、トランジスタ５２０がオンになる。
図９は、蓄電システム９００のシステム構成の一例を概略的に示す。蓄電システム９００は、マトリクス状に接続された複数の蓄電モジュール１１０を備える点で、蓄電システム１００と相違する。その他の点については、蓄電システム１００と同様の構成を有してもよい。本実施形態においては、並列に接続された３つの蓄電モジュール１１０及びダイオード９０２からなる第１のブロックと、並列に接続された３つの蓄電モジュール１１０及びダイオード９０４からなる第２のブロックとが直列に接続されている。
本実施形態によれば、蓄電システム９００の放電時には、特定のブロックに含まれる複数の蓄電モジュール１１０の全てが放電完了状態に到達するまで放電を続けた後、当該ブロックからの放電が停止する。本実施形態によれば、上記のブロックからの放電が停止した場合であっても、ダイオード９０２により電流をバイパスさせることができる。これにより、蓄電システム９００による電力の供給を継続することができる。そのため、蓄電システム９００が電力を放電している間に、出力電圧が段階的に低下する。
同様に、蓄電システム９００の充電時には、特定のブロックに含まれる複数の蓄電モジュール１１０のうち、充電完了状態に到達した蓄電モジュール１１０から、順次、蓄電システム９００との接続が切り離される。そして、最終的には、全ての蓄電モジュール１１０の充電が完了する。
本実施形態によれば、ダイオード９０２及びダイオード９０４が、接続端子１０４から接続端子１０２に向かう方向（放電方向と称する場合がある。）に電流を流すように設置されている。そのため、特定のブロックに含まれる全ての蓄電モジュール１１０の切替部２３０がオフになっても、電流を維持することができる。一方、一旦、特定のブロックに含まれる全ての蓄電モジュール１１０の切替部２３０がオフになると、その後の充電が困難になる。
そこで、本実施形態によれば、蓄電システム９００を充電する場合、システム制御部１４０は、まず、各ブロックの端子間電圧を検出して、端子間電圧が０であるブロックの有無を調べる。端子間電圧が０であるブロックが発見された場合、システム制御部１４０は、当該ブロックに含まれる複数の蓄電モジュール１１０のうちの１つに対して、切替部２３０のスイッチング素子をオン動作させるための信号を送信する。システム制御部１４０は、上記のブロックに含まれる複数の蓄電モジュール１１０のうち、端子間電圧が最も小さい蓄電モジュール１１０に対して、切替部２３０のスイッチング素子をオン動作させるための信号を送信してよい。その後、システム制御部１４０は、蓄電システム９００の充電を開始する。
本実施形態においては、ダイオード９０２及びダイオード９０４が放電方向に電流を流すように設置されている場合について説明した。しかしながら、蓄電システム９００は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、ダイオード９０２及びダイオード９０４は、ゼナーダイオードであってよい。これにより、特定のブロックに含まれる全ての蓄電モジュール１１０の充電が完了して、当該ブロックに含まれる全ての蓄電モジュール１１０が蓄電システム９００から切り離された場合であっても、蓄電システム９００において、上記の特定のブロックと直列に接続されている他のブロックの充電を継続することができる。
この場合、蓄電システム９００を放電する場合、システム制御部１４０は、放電を開始する前に、各グループの端子間電圧を検出して、端子間電圧が０であるグループの有無を調べてよい。その後、端子間電圧が０であるブロックに含まれる複数の蓄電モジュール１１０のうちの１つに対して、切替部２３０のスイッチング素子をオン動作させるための信号を送信してよい。
図１０～図１７を用いて、蓄電モジュール１１０の他の例について説明する。技術的に矛盾しない範囲において、蓄電モジュール１１０及びその各部について説明された事項が、蓄電モジュール１１０の他の例及びその各部に適用されてもよい。また、蓄電モジュール１１０の他の例及びその各部について説明された事項が、蓄電モジュール１１０及びその各部に適用されてもよい。図１０～図１７の説明において、蓄電モジュール１１０の各部について説明された事項については、説明を省略する場合がある。
図１０は、蓄電モジュール１０１０のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、蓄電モジュール１０１０は、正極端子１１２と、負極端子１１４と、蓄電部２１０とを備える。蓄電モジュール１０１０は、切替部２３０を備えてよい。蓄電モジュール１０１０は、保護部２５０を備えてよい。蓄電モジュール１０１０は、バランス補正部２６０を備えてよい。本実施形態において、蓄電モジュール１０１０は、電流検出素子１０２０と、モジュール制御部１０４０とを備える。
蓄電モジュール１０１０は、制御装置及び制御システムの一例であってよい。モジュール制御部１０４０は、制御装置の一例であってよい。切替部２３０は、調整部、第１電流調整部及び第２電流調整部の一例であってよい。
本実施形態において、切替部２３０は、配線１０６と、蓄電部２１０との間に流れる電流を調整する。一実施形態において、切替部２３０は、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続したり、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に切断したりする。他の実施形態において、切替部２３０は、例えば、配線１０６及び蓄電部２１０の間の経路の抵抗値を変化させることにより、上記の電流を増加させたり、減少させたりする。
本実施形態において、切替部２３０の一端は、正極端子１１２及び電流検出素子１０２０を介して、配線１０６と電気的に接続される。切替部２３０の他端は、蓄電部２１０の正極端子２１２と電気的に接続される。切替部２３０の端子間電圧を示す情報は、配線１０６の電位又は配線１０６に印加された電圧（単に、配線１０６の電圧と称する場合がある。）と、蓄電部２１０の端子（例えば、正極端子２１２である。）の電位又は当該端子に印加された電圧（単に、蓄電部２１０の電圧、端子の電圧などと称する場合がある。）との差を示す情報として利用されてよい。
一実施形態において、切替部２３０は、少なくとも、配線１０６及び蓄電部２１０の間を、蓄電部２１０の正極端子２１２から正極端子１１２に向かう方向（放電方向と称する場合がある。）に流れる電流の大きさを調整する。他の実施形態において、切替部２３０は、少なくとも、配線１０６及び蓄電部２１０の間を、正極端子１１２から蓄電部２１０の正極端子２１２に向かう方向（充電方向と称する場合がある。）に流れる電流の大きさを調整する。さらに他の実施形態において、切替部２３０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流、及び、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流の大きさを調整する。
本実施形態において、蓄電モジュール１０１０は、電流検出素子１０２０を備える点で、蓄電モジュール１１０と相違する。蓄電モジュール１０１０は、モジュール制御部２４０の代わりに、モジュール制御部１０４０を備える点で、蓄電モジュール１１０と相違する。上記の相違点以外の構成に関して、蓄電モジュール１０１０は、蓄電モジュール１１０の対応する構成と同様の特徴を有してよい。
本実施形態において、電流検出素子１０２０は、配線１０６と、蓄電部２１０との間を流れる電流を示す情報を取得するために用いられる。電流を示す情報としては、当該電流の有無、当該電流の大きさ、当該電流の方向などを例示することができる。本実施形態において、蓄電モジュール１０１０は、電流検出素子１０２０の端子間電圧を測定することで、配線１０６と、蓄電部２１０との間を流れる電流に関する情報を取得する。
本実施形態において、電流検出素子１０２０は、正極端子１１２と、切替部２３０との間に配される。より具体的には、電流検出素子１０２０の一端は、切替部２３０と電気的に接続される。電流検出素子１０２０の他端は、正極端子１１２を介して、配線１０６と電気的に接続される。なお、電流検出素子１０２０は、切替部２３０と、蓄電部２１０の正極端子２１２との間に配されてもよい。また、切替部２３０、又は、切替部２３０を構成する素子の一部が、電流検出素子１０２０として利用されてもよい。
電流検出素子１０２０は、任意の抵抗値を有する素子であればよく、その種類は特に限定されるものではない。例えば、電流検出素子１０２０は、蓄電部２１０の最大許容電流に応じた適切な抵抗値を有する。電流検出素子１０２０としては、抵抗、ホールセンサなどを例示することができる。適切な抵抗値を有する受動素子又は能動素子が、上記の抵抗として利用されてもよい。
本実施形態において、モジュール制御部１０４０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を検出する点で、モジュール制御部２４０と相違する。本実施形態において、モジュール制御部１０４０は、（ｉ）蓄電部２１０電圧又はＳＯＣ、及び、（ｉｉ）配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流に基づいて、切替部２３０の動作を制御する点で、モジュール制御部２４０と相違する。モジュール制御部１０４０は、（ｉ）蓄電部２１０電圧又はＳＯＣ、（ｉｉ）配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流、及び、（ｉｉｉ）切替部２３０の端子間電圧に基づいて切替部２３０の動作を制御してもよい。上記の相違点以外の構成に関して、モジュール制御部１０４０は、モジュール制御部２４０の対応する構成と同様の特徴を有してよい。
モジュール制御部１０４０が、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を検出する方法は特に限定されない。本実施形態において、モジュール制御部１０４０は、正極端子１１２及び正極端子２１２の間に配された電流検出素子１０２０の端子間電圧を示す情報を取得し、当該情報に基づいて、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を検出する。これにより、モジュール制御部１０４０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を監視することができる。モジュール制御部１０４０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流の大きさを決定してもよく、上記の電流の方向を決定してもよい。
一実施形態において、切替部２３０が、少なくとも、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流の大きさを調整又は制御する場合、モジュール制御部１０４０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流を監視又は検出する。切替部２３０が、配線１０６及び蓄電部２１０の間の放電方向の電気的な接続を切断している（「電気的に放電方向で切断している」と称する場合がある。）場合において、モジュール制御部１０４０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を監視又は検出してもよい。なお、この場合において、モジュール制御部１０４０により検出される電流は、結果として、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流である。
他の実施形態において、切替部２３０が、少なくとも、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流の大きさを調整又は制御する場合、モジュール制御部１０４０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流を監視又は検出する。切替部２３０が、配線１０６及び蓄電部２１０の間の充電方向の電気的な接続を切断している（「電気的に充電方向で切断している」と称する場合がある。）場合において、モジュール制御部１０４０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を監視又は検出してもよい。なお、この場合において、モジュール制御部１０４０により検出される電流は、結果として、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流である。
モジュール制御部１０４０が、切替部２３０の動作を制御する方法は特に限定されない。上述のとおり、モジュール制御部１０４０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を検出する。モジュール制御部１０４０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を示す情報に基づいて、切替部２３０の動作を制御してよい。これにより、蓄電モジュール１０１０を活性挿抜するときに、切替部２３０のインターロックを安全に解除することができる。
モジュール制御部２４０と同様に、モジュール制御部１０４０は、切替部２３０の端子間電圧を示す情報を取得してよい。モジュール制御部１０４０は、切替部２３０の端子間電圧を示す情報に基づいて、切替部２３０の動作を制御してよい。これにより、蓄電モジュール１０１０の活性挿抜に要する時間が短縮される。
モジュール制御部２４０と同様に、モジュール制御部１０４０は、保護部２５０から、保護部２５０が取得又は生成した情報を取得してよい。例えば、モジュール制御部１０４０は、保護部２５０から、過充電保護機能が有効になっていることを示す情報、過充電保護機能が有効になっていないことを示す情報、過放電保護機能が有効になっていることを示す情報、過放電保護機能が有効になっていないことを示す情報などを取得する。モジュール制御部１０４０は、保護部２５０が取得又は生成した情報に基づいて、切替部２３０の動作を制御してよい。これにより、蓄電部２１０の状態に応じて、切替部２３０を適切に制御することができる。
例えば、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが過放電保護のための閾値よりも小さい又は当該閾値以下である場合、過放電保護機能が有効になる。蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが過放電保護のための閾値よりも大きい又は当該閾値以上である場合、過放電保護機能が無効になる。また、例えば、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが過充電保護のための閾値よりも大きい又は当該閾値以上である場合、過充電保護機能が有効になる。蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが過充電保護のための閾値よりも小さい又は当該閾値以下である場合、過充電保護機能が無効になる。
モジュール制御部２４０と同様に、モジュール制御部１０４０は、システム制御部１４０から、システム制御部１４０が取得又は生成した情報を取得してよい。例えば、モジュール制御部１０４０は、システム制御部１４０から、蓄電部２１０の電池特性を示す情報を取得する。モジュール制御部１０４０は、システム制御部１４０が取得又は生成した情報に基づいて、切替部２３０の動作を制御してよい。これにより、蓄電部２１０の状態に応じて、切替部２３０を適切に制御することができる。
［切替部２３０の動作を制御する手順の具体例］
一実施形態において、モジュール制御部１０４０は、蓄電部２１０の充電状態に基づいて、切替部２３０の動作を制御する。他の実施形態において、モジュール制御部１０４０は、切替部２３０の端子間電圧に基づいて、切替部２３０の動作を制御する。さらに他の実施形態において、モジュール制御部１０４０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流に基づいて、切替部２３０の動作を制御する。モジュール制御部１０４０は、上記の電流の大きさ及び方向の少なくとも一方に基づいて、切替部２３０の動作を制御してよい。
より具体的には、モジュール制御部１０４０は、（ｉ）蓄電部２１０電圧又はＳＯＣ、及び、（ｉｉ）配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流に基づいて、切替部２３０の動作を制御する。モジュール制御部１０４０は、（ｉ）蓄電部２１０電圧又はＳＯＣ、（ｉｉ）配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流、及び、（ｉｉｉ）切替部２３０の端子間電圧に基づいて切替部２３０の動作を制御してもよい。
例えば、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが予め定められた条件を満足する場合、モジュール制御部１０４０は、切替部２３０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続するように、切替部２３０を制御する。蓄電部２１０の電池特性は、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣは、蓄電部２１０の電池特性の一例であってよい。予め定められた条件は、予め定められた数値範囲又は閾値を用いた条件であってもよく、予め定められた手順に従って算出される数値範囲又は閾値を用いた条件であってもよい。これにより、例えば、過充電又は過放電による蓄電部２１０の劣化又は破損を防止することができる。
予め定められた条件は、蓄電部２１０を保護するための条件であってよい。予め定められた条件としては、（ｉ）蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが、特定の数値範囲の範囲内であることを示す条件、（ｉｉ）蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが、特定の閾値より大きい、又は、特定の閾値以上であることを示す条件、（ｉｉｉ）蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが、特定の閾値より小さい、又は、特定の閾値以下であることを示す条件、（ｖ）これらを組み合わせた条件などを例示することができる。
蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが、特定の数値範囲の範囲内であることを示す条件は、蓄電モジュール１０１０の過電圧保護機能及び過放電保護機能の少なくとも一方が有効になっていないことを示す条件であってもよい。蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが、特定の数値範囲の範囲内であることを示す条件は、蓄電モジュール１０１０の過電圧保護機能及び過放電保護機能が有効になっていないことを示す条件であってもよい。蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが、特定の閾値より大きい、又は、特定の閾値以上であることを示す条件は、蓄電モジュール１０１０の過放電保護機能が有効になっていないことを示す条件であってもよい。蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが、特定の閾値より小さい、又は、特定の閾値以下であることを示す条件は、蓄電モジュール１０１０の過充電保護機能が有効になっていないことを示す条件であってもよい。
本実施形態によれば、モジュール制御部１０４０は、切替部２３０の端子間電圧が予め定められた条件を満足する場合に、切替部２３０が蓄電部２１０及び配線１０６を電気的に接続するように、切替部２３０を制御する。より具体的には、配線１０６の電圧と、蓄電部２１０の電圧との差が比較的大きい場合には、蓄電部２１０及び配線１０６が電気的に切断される。一方、上記の差が比較的小さい場合には、蓄電部２１０及び配線１０６が電気的に接続される。これにより、迅速な活性挿抜が可能となる。
予め定められた条件は、迅速な活性挿抜を実現するための条件であってよい。予め定められた条件としては、（ｉ）切替部２３０の端子間電圧が、特定の数値範囲の範囲内であることを示す条件、（ｉｉ）切替部２３０の端子間電圧が、特定の閾値より大きい、又は、特定の閾値以上であることを示す条件、（ｉｉｉ）切替部２３０の端子間電圧が、特定の閾値より小さい、又は、特定の閾値以下であることを示す条件、（ｖ）これらを組み合わせた条件などを例示することができる。
（過放電保護のインターロックを解除する手順の具体例）
蓄電モジュール１０１０の蓄電部２１０が蓄電システム１００の配線１０６と電気的に接続された状態で、蓄電システム１００が放電している場合において、例えば、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが、過放電保護のための閾値よりも小さくなると、保護部２５０は、過放電保護機能を有効化するための信号を、モジュール制御部１０４０に送信する。このとき、電流は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れている。この場合において、放電方向は第１方向の一例であってよい。また、充電方向は第２方向の一例であってよい。なお、本実施形態において、放電方向及び充電方向とは互いに逆向きである。
蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが過放電保護のための閾値よりも小さい場合は、蓄電部２１０を保護するための条件が満たされていない場合の一例であってよい。他の実施形態において、保護部２５０は、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが過放電保護のための閾値以下である場合に、過放電保護機能を有効化するための信号を、モジュール制御部１０４０に送信してよい。
モジュール制御部１０４０は、上記の信号を受信すると、切替部２３０を制御して、配線１０６と、蓄電部２１０とを電気的に切断する。配線１０６及び蓄電部２１０が電気的に切断された後も、蓄電システム１００が放電を続けると、配線１０６と、蓄電部２１０との間に電圧差が生じる。
蓄電システム１００の放電が終了した後、次に、蓄電システム１００の充電が開始されたとき、配線１０６と、蓄電部２１０との間には電圧差が生じている。この場合において、上記の電圧差の絶対値が、迅速な活性挿抜を実現するための閾値よりも大きいとき、モジュール制御部１０４０は、切替部２３０の端子間電圧が、迅速な活性挿抜を実現するための条件を満足していないと判断する。その結果、蓄電モジュール１０１０の蓄電部２１０と、蓄電システム１００の配線１０６とが電気的に切断された状態で、蓄電システム１００の充電が進行する。
一方、（ｉ）蓄電システム１００の充電開始時の上記の電圧差の絶対値が、迅速な活性挿抜を実現するための閾値よりも小さい若しくは当該閾値以下であるとき、又は、（ｉｉ）蓄電システム１００の充電が進行して、上記の電圧差の絶対値が、迅速な活性挿抜を実現するための閾値よりも小さくなった若しくは当該閾値以下になったとき、モジュール制御部１０４０は、切替部２３０を制御して、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続しようとする。しかしながら、この段階では、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが、過放電保護のための閾値よりも小さい。そのため、モジュール制御部１０４０のインターロック機構が作動する。その結果、モジュール制御部１０４０は、切替部２３０を制御して、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続することができない。
モジュール制御部１０４０が、切替部２３０を制御して、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続するためには、何らかのロジックにより、上記のインターロックを解除する必要がある。上記のインターロックを解除する方法は特に限定されるものではないが、本実施形態において、モジュール制御部１０４０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流又は当該電流に関する情報に基づいて、上記のインターロックを解除するか否かを決定し、切替部２３０の動作を制御する。
ここで、図５に関連して説明されたように、切替部２３０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流の大きさを調整又は制御するトランジスタ５２０を備える。トランジスタ５２０としては、Ｓｉ－ＭＯＳＦＥＴ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ、ＧａＮ－ＭＯＳＦＥＴなどを例示することができる。
蓄電部２１０の定格電圧が比較的大きい場合、トランジスタ５２０は、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴであることが好ましい。例えば、蓄電部２１０の定格電圧の最大値が１００Ｖ以上、好ましくは２００Ｖ以上、より好ましくは３００Ｖ以上、さらに好ましくは５００Ｖ以上、さらに好ましくは８００Ｖ以上、さらに好ましくは１０００Ｖである場合に、トランジスタ５２０として、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴが利用される。これにより、優れた耐圧特性を有しながら、損失が少ないというＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴの利点を十分に発揮することができる。蓄電部２１０の定格電圧の最大値が３００Ｖ以上又は５００Ｖ以上である場合、トランジスタ５２０としてＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴが利用されることの効果が顕著に現れうる。
また、トランジスタ５２０のソース・ドレイン間には、寄生ダイオードが形成される。上記の寄生ダイオードは、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流を通過させる。一方、上記の寄生ダイオードは、電流が、当該寄生ダイオードを介して、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れることを抑制する。
トランジスタ５２０は、第１電流調整部又は第２電流調整部の一例であってよい。トランジスタ５２０の寄生ダイオードは、第１バイパス部又は第２バイパス部の一例であってよい。なお、切替部２３０は、トランジスタ５２０の寄生ダイオードとは別に、当該寄生ダイオードと同様の機能を有し、配線１０６及び蓄電部２１０の間にトランジスタ５２０と並列に接続される整流器を備えてもよい。上記の整流器としては、（ｉ）ダイオードなどの整流素子、（ｉｉ）複数の素子により構成される整流回路などを例示することができる。
上記のとおり、本実施形態によれば、切替部２３０が、（ｉ）放電方向の電流を調整するトランジスタ５２０と、（ｉｉ）トランジスタ５２０に並列に配され、充電方向の電流を通過させ、放電方向の電流を通過させない寄生ダイオードとを備える。そのため、蓄電システム１００の充電がさらに進行して、配線１０６の電圧が、蓄電部２１０の正極端子２１２の電圧よりも大きくなると、トランジスタ５２０の寄生ダイオードを介して、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に電流が流れるようになる。
過放電による蓄電部２１０の劣化又は破損を防止する場合、モジュール制御部１０４０は、放電方向に電流が流れることを防止する必要はあるが、充電方向に電流が流れることは防止しなくてもよい。そこで、本実施形態によれば、モジュール制御部１０４０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を監視する。
一実施形態において、モジュール制御部１０４０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流を検出する。他の実施形態において、モジュール制御部１０４０は、切替部２３０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に放電方向で切断しているときに、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を検出してもよい。
蓄電システム１００の充電が開始された後、上記の電流が検出されるまでの間、モジュール制御部１０４０は、過放電保護のためのインターロックを維持する。一方、上記の電流が検出された場合、モジュール制御部１０４０は、過放電保護のためのインターロックを解除する。
一実施形態において、モジュール制御部１０４０は、切替部２３０を制御して、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続する。一般的に、トランジスタ５２０のオン抵抗の値は、寄生ダイオードの抵抗値よりも小さいので、本実施形態によれば、蓄電部２１０の充放電効率が向上する。
上記の電圧差が、迅速な活性挿抜を実現するための条件を満足していない状態において、上記の電流が検出された場合、モジュール制御部１０４０は、少なくとも、上記の電圧差が迅速な活性挿抜を実現するための条件を満足するまでの間、切替部２３０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続するように、切替部２３０を制御してよい。なお、上記の電圧差が迅速な活性挿抜を実現するための条件を満足している間、モジュール制御部１０４０は、切替部２３０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続するように、切替部２３０を制御してよい。
他の実施形態において、上記の電流が検出された場合、モジュール制御部１０４０は、過放電保護機能をリセットするための信号を、保護部２５０に送信してもよい。そして、保護部２５０は、過放電保護機能をリセットするための信号を受信すると、切替部２３０を制御して、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続してよい。
配線１０６及び蓄電部２１０が電気的に接続された後、蓄電システム１００の充電がさらに進行すると、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが、過放電保護のための閾値よりも大きくなる。蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが、過放電保護のための閾値よりも大きくなった場合、保護部２５０は、過放電保護機能をリセットするための信号を、モジュール制御部１０４０に送信してもよい。モジュール制御部１０４０は、過放電保護機能をリセットするための信号を受信すると、切替部２３０が蓄電部２１０及び配線１０６を電気的に接続するように、切替部２３０を制御してよい。
なお、上述のとおり、過放電保護機能を有効化することが決定された場合、モジュール制御部１０４０は、例えば、（ｉ）配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に切断する、又は、（ｉｉ）配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れ得る電流の大きさを小さくする。これにより、過放電保護機能が有効になっている場合には、過放電保護機能が無効になっている場合と比較して、放電方向に流れ得る電流の大きさが小さくなる。一方、過放電保護のインターロックを解除することが決定された場合（過放電保護機能を無効化すると称する場合がある）、モジュール制御部１０４０は、例えば、（ｉ）配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続する、又は、（ｉｉ）配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れ得る電流の大きさを大きくする。
モジュール制御部１０４０は、切替部２３０の抵抗値又は通流率（デューティ比と称される場合がある。）を調整することで、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流の大きさを調整又は制御する。一実施形態において、切替部２３０がトランジスタ５２０を備え、トランジスタ５２０が電界効果トランジスタである場合、モジュール制御部１０４０は、トランジスタ５２０のゲート電圧（入力電圧と称される場合がある。）を調整することで、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流の大きさを調整又は制御することができる。モジュール制御部１０４０は、トランジスタ５２０の入力電圧を調整するための回路に配された素子の動作を制御することにより、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流の大きさを調整又は制御してもよい。
他の実施形態において、切替部２３０がトランジスタ５２０を備え、トランジスタ５２０がバイポーラトランジスタである場合、モジュール制御部１０４０は、トランジスタ５２０のベース電流（入力電流と称される場合がある。）を調整することで、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流の大きさを調整又は制御することができる。モジュール制御部１０４０は、トランジスタ５２０の入力電流を調整するための回路に配された素子の動作を制御することにより、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流の大きさを調整又は制御してもよい。
切替部２３０の抵抗値又は通流率は、過放電保護機能が有効になっている場合と、過放電保護機能が無効になっている場合とで、同一であってもよく、異なってもよい。切替部２３０がスイッチング素子を有する場合、当該スイッチング素子のオン抵抗は、過充電保護機能が有効になっている場合と、過充電保護機能が無効になっている場合とで、同一であってもよく、異なってもよい。切替部２３０が可変抵抗を有する場合、当該可変抵抗の抵抗値は、過充電保護機能が有効になっている場合と、過充電保護機能が無効になっている場合とで、同一であってもよく、異なってもよい。モジュール制御部１０４０は、過放電保護機能が有効になっている場合には、過放電保護機能が無効になっている場合と比較して、切替部２３０の抵抗値が大きくなるように、切替部２３０を制御してもよい。モジュール制御部１０４０は、過放電保護機能が有効になっている場合には、過放電保護機能が無効になっている場合と比較して、切替部２３０の通流率が小さくなるように、切替部２３０を制御してもよい。
説明を簡単にすることを目的として、本実施形態においては、（ｉ）過放電保護機能を有効化することが決定された場合に、モジュール制御部１０４０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に切断し、（ｉｉ）過放電保護機能を無効化することが決定された場合に、モジュール制御部１０４０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続する実施形態を例として、モジュール制御部１０４０が過放電保護のインターロックを解除する手順について説明した。しかしながら、本願明細書の記載に接した当業者であれば、（ｉ）過放電保護機能を有効化することが決定された場合に、モジュール制御部１０４０が配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れ得る電流の大きさを小さくし、（ｉｉ）過放電保護機能を無効化することが決定された場合に、モジュール制御部１０４０が配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れ得る電流の大きさを大きくする他の実施形態においても、モジュール制御部１０４０が、本実施形態と同様の手順により過放電保護のインターロックを解除し得ることを、理解することができる。
具体的には、過放電保護機能が有効化される場合、本実施形態において、モジュール制御部１０４０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に切断するための一連の動作は、上記の他の実施形態において、モジュール制御部１０４０が蓄電部２１０及び配線１０６の間を流れ得る電流を小さくするための一連の動作に相当する。同様に、過放電保護機能が無効化される場合、本実施形態において、モジュール制御部１０４０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続するための一連の動作は、上記の他の実施形態において、モジュール制御部１０４０が蓄電部２１０及び配線１０６の間を流れ得る電流を大きくするための一連の動作に相当する。
（過充電保護のインターロックを解除する手順の具体例）
蓄電モジュール１０１０の蓄電部２１０が蓄電システム１００の配線１０６と電気的に接続された状態で、蓄電システム１００が充電している場合において、例えば、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが、過充電保護のための閾値よりも大きくなると、保護部２５０は、過充電保護機能を有効化するための信号を、モジュール制御部１０４０に送信する。このとき、電流は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れている。この場合において、充電方向は第１方向の一例であってよい。また、放電方向は第２方向の一例であってよい。なお、本実施形態において、放電方向及び充電方向とは互いに逆向きである。
蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが過充電保護のための閾値よりも大きい場合は、蓄電部２１０を保護するための条件が満たされていない場合の一例であってよい。他の実施形態において、保護部２５０は、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが過放電保護のための閾値以上である場合に、過充電保護機能を有効化するための信号を、モジュール制御部１０４０に送信してよい。
モジュール制御部１０４０は、上記の信号を受信すると、切替部２３０を制御して、配線１０６と、蓄電部２１０とを電気的に切断する。配線１０６及び蓄電部２１０が電気的に切断された後も、蓄電システム１００が充電を続けると、配線１０６と、蓄電部２１０との間に電圧差が生じる。
蓄電システム１００の充電が終了した後、次に、蓄電システム１００の放電が開始されたとき、配線１０６と、蓄電部２１０との間には電圧差が生じている。この場合において、上記の電圧差の絶対値が、迅速な活性挿抜を実現するための閾値よりも大きいとき、モジュール制御部１０４０は、切替部２３０の端子間電圧が、迅速な活性挿抜を実現するための条件を満足していないと判断する。その結果、蓄電モジュール１０１０の蓄電部２１０と、蓄電システム１００の配線１０６とが電気的に切断された状態で、蓄電システム１００の放電が進行する。
一方、（ｉ）蓄電システム１００の放電開始時の上記の電圧差の絶対値が、迅速な活性挿抜を実現するための閾値よりも小さい若しくは当該閾値以下であるとき、又は、（ｉｉ）蓄電システム１００の充電が進行して、上記の電圧差の絶対値が、迅速な活性挿抜を実現するための閾値よりも小さくなった若しくは当該閾値以下になったとき、モジュール制御部１０４０は、切替部２３０を制御して、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続しようとする。しかしながら、この段階では、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが、過充電保護のための閾値よりも大きい。そのため、モジュール制御部１０４０のインターロック機構が作動する。その結果、モジュール制御部１０４０は、切替部２３０を制御して、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続することができない。
モジュール制御部１０４０が、切替部２３０を制御して、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続するためには、何らかのロジックにより、上記のインターロックを解除する必要がある。上記のインターロックを解除する方法は特に限定されるものではないが、本実施形態において、モジュール制御部１０４０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流又は当該電流に関する情報に基づいて、上記のインターロックを解除するか否かを決定し、切替部２３０の動作を制御する。
ここで、図５に関連して説明されたように、切替部２３０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流の大きさを調整又は制御するトランジスタ５１０を備える。トランジスタ５１０としては、Ｓｉ－ＭＯＳＦＥＴ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ、ＧａＮ－ＭＯＳＦＥＴなどを例示することができる。
蓄電部２１０の定格電圧が比較的大きい場合、トランジスタ５１０は、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴであることが好ましい。例えば、蓄電部２１０の定格電圧の最大値が１００Ｖ以上、好ましくは２００Ｖ以上、より好ましくは３００Ｖ以上、さらに好ましくは５００Ｖ以上、さらに好ましくは８００Ｖ以上、さらに好ましくは１０００Ｖである場合に、トランジスタ５１０として、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴが利用される。これにより、優れた耐圧特性を有しながら、損失が少ないというＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴの利点を十分に発揮することができる。蓄電部２１０の定格電圧の最大値が３００Ｖ以上又は５００Ｖ以上である場合、トランジスタ５１０としてＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴが利用されることの効果が顕著に現れうる。
また、トランジスタ５１０のソース・ドレイン間には、寄生ダイオードが形成される。上記の寄生ダイオードは、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流を通過させる。一方、上記の寄生ダイオードは、電流が、当該寄生ダイオードを介して、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れることを抑制する。
トランジスタ５１０は、第１電流調整部又は第２電流調整部の一例であってよい。トランジスタ５１０の寄生ダイオードは、第１バイパス部又は第２バイパス部の一例であってよい。なお、切替部２３０は、トランジスタ５１０の寄生ダイオードとは別に、当該寄生ダイオードと同様の機能を有し、配線１０６及び蓄電部２１０の間にトランジスタ５１０と並列に接続される整流器を備えてもよい。上記の整流器としては、（ｉ）ダイオードなどの整流素子、（ｉｉ）複数の素子により構成される整流回路などを例示することができる。
上記のとおり、本実施形態によれば、切替部２３０が、（ｉ）充電方向の電流を調整するトランジスタ５１０と、（ｉｉ）トランジスタ５１０に並列に配され、放電方向の電流を通過させ、充電方向の電流を通過させない寄生ダイオードとを備える。そのため、蓄電システム１００の放電がさらに進行して、配線１０６の電圧が、蓄電部２１０の正極端子２１２の電圧よりも小さくなると、トランジスタ５１０の寄生ダイオードを介して、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に電流が流れるようになる。
過充電による蓄電部２１０の劣化又は破損を防止する場合、モジュール制御部１０４０は、充電方向に電流が流れることを防止する必要はあるが、放電方向に電流が流れることは防止しなくてもよい。そこで、本実施形態によれば、モジュール制御部１０４０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を監視する。
一実施形態において、モジュール制御部１０４０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流を検出する。他の実施形態において、モジュール制御部１０４０は、切替部２３０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に充電方向で切断しているときに、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を検出してもよい。
蓄電システム１００の放電が開始された後、上記の電流が検出されるまでの間、モジュール制御部１０４０は、過充電保護のためのインターロックを維持する。一方、上記の電流が検出された場合、モジュール制御部１０４０は、過充電保護のためのインターロックを解除する。
一実施形態において、モジュール制御部１０４０は、切替部２３０を制御して、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続する。一般的に、トランジスタ５１０のオン抵抗の値は、寄生ダイオードの抵抗値よりも小さいので、本実施形態によれば、蓄電部２１０の充放電効率が向上する。
上記の電圧差が、迅速な活性挿抜を実現するための条件を満足していない状態において、上記の電流が検出された場合、モジュール制御部１０４０は、少なくとも、上記の電圧差が迅速な活性挿抜を実現するための条件を満足するまでの間、切替部２３０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続するように、切替部２３０を制御してよい。なお、上記の電圧差が迅速な活性挿抜を実現するための条件を満足している間、モジュール制御部１０４０は、切替部２３０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続するように、切替部２３０を制御してよい。
他の実施形態において、上記の電流が検出された場合、モジュール制御部１０４０は、過充電保護機能をリセットするための信号を、保護部２５０に送信してもよい。そして、保護部２５０は、過充電保護機能をリセットするための信号を受信すると、切替部２３０を制御して、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続してよい。
配線１０６及び蓄電部２１０が電気的に接続された後、蓄電システム１００の放電がさらに進行すると、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが、過充電保護のための閾値よりも小さくなる。蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが、過充電保護のための閾値よりも小さくなった場合、保護部２５０は、過充電保護機能をリセットするための信号を、モジュール制御部１０４０に送信してもよい。モジュール制御部１０４０は、過充電保護機能をリセットするための信号を受信すると、切替部２３０が蓄電部２１０及び配線１０６を電気的に接続するように、切替部２３０を制御してよい。
なお、上述のとおり、過充電保護機能を有効化することが決定された場合、モジュール制御部１０４０は、例えば、（ｉ）配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に切断する、又は、（ｉｉ）配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れ得る電流の大きさを小さくする。これにより、過充電保護機能が有効になっている場合には、過充電保護機能が無効になっている場合と比較して、充電方向に流れ得る電流の大きさが小さくなる。一方、過充電保護のインターロックを解除することが決定された場合（過充電保護機能を無効化すると称する場合がある）、モジュール制御部１０４０は、例えば、（ｉ）配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続する、又は、（ｉｉ）配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れ得る電流の大きさを大きくする。
モジュール制御部１０４０は、切替部２３０の抵抗値又は通流率（デューティ比と称される場合がある。）を調整することで、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流の大きさを調整又は制御する。一実施形態において、切替部２３０がトランジスタ５１０を備え、トランジスタ５１０が電界効果トランジスタである場合、モジュール制御部１０４０は、トランジスタ５１０のゲート電圧（入力電圧と称される場合がある。）を調整することで、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流の大きさを調整又は制御することができる。モジュール制御部１０４０は、トランジスタ５１０の入力電圧を調整するための回路に配された素子の動作を制御することにより、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流の大きさを調整又は制御してもよい。
他の実施形態において、切替部２３０がトランジスタ５１０を備え、トランジスタ５１０がバイポーラトランジスタである場合、モジュール制御部１０４０は、トランジスタ５１０のベース電流（入力電流と称される場合がある。）を調整することで、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流の大きさを調整又は制御することができる。モジュール制御部１０４０は、トランジスタ５１０の入力電流を調整するための回路に配された素子の動作を制御することにより、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流の大きさを調整又は制御してもよい。
切替部２３０の抵抗値又は通流率は、過充電保護機能が有効になっている場合と、過充電保護機能が無効になっている場合とで、同一であってもよく、異なってもよい。切替部２３０がスイッチング素子を有する場合、当該スイッチング素子のオン抵抗は、過充電保護機能が有効になっている場合と、過充電保護機能が無効になっている場合とで、同一であってもよく、異なってもよい。切替部２３０が可変抵抗を有する場合、当該可変抵抗の抵抗値は、過充電保護機能が有効になっている場合と、過充電保護機能が無効になっている場合とで、同一であってもよく、異なってもよい。モジュール制御部１０４０は、過充電保護機能が有効になっている場合には、過充電保護機能が無効になっている場合と比較して、切替部２３０の抵抗値が大きくなるように、切替部２３０を制御してもよい。モジュール制御部１０４０は、過充電保護機能が有効になっている場合には、過充電保護機能が無効になっている場合と比較して、切替部２３０の通流率が小さくなるように、切替部２３０を制御してもよい。
説明を簡単にすることを目的として、本実施形態においては、（ｉ）過充電保護機能を有効化することが決定された場合に、モジュール制御部１０４０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に切断し、（ｉｉ）過充電保護機能を無効化することが決定された場合に、モジュール制御部１０４０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続する実施形態を例として、モジュール制御部１０４０が過充電保護のインターロックを解除する手順について説明した。しかしながら、本願明細書の記載に接した当業者であれば、（ｉ）過充電保護機能を有効化することが決定された場合に、モジュール制御部１０４０が配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れ得る電流の大きさを小さくし、（ｉｉ）過充電保護機能を無効化することが決定された場合に、モジュール制御部１０４０が配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れ得る電流の大きさを大きくする他の実施形態においても、モジュール制御部１０４０が、本実施形態と同様の手順により過充電保護のインターロックを解除し得ることを、理解することができる。
具体的には、過充電保護機能が有効化される場合、本実施形態において、モジュール制御部１０４０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に切断するための一連の動作は、上記の他の実施形態において、モジュール制御部１０４０が蓄電部２１０及び配線１０６の間を流れ得る電流を小さくするための一連の動作に相当する。同様に、過充電保護機能が無効化される場合、本実施形態において、モジュール制御部１０４０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続するための一連の動作は、上記の他の実施形態において、モジュール制御部１０４０が蓄電部２１０及び配線１０６の間を流れ得る電流を大きくするための一連の動作に相当する。
以上のとおり、本実施形態によれば、モジュール制御部１０４０は、例えば、蓄電モジュール１０１０の充放電効率を大きく低下させることなく、活性挿抜機能と、蓄電部２１０の保護機能とを両立させることができる。
図１に関連して説明したとおり、家電製品などの小規模のシステムの電源の一部を構成する蓄電モジュールは、直列に接続された蓄電セルの数が少なく、その定格電圧も３．５～４．５Ｖ程度である。そのため、システムが稼働している状態で電源に蓄電モジュールを実装したり、電源から蓄電モジュールを取り外したりする場合、活性挿抜の対象となる蓄電モジュールの電圧と、電源を構成する他の蓄電モジュールの電圧とを厳密に管理することが要求され得る。蓄電モジュールの仕様によっては、活性挿抜の対象となる蓄電モジュールと、電源を構成する他の蓄電モジュールとの電圧差の許容値が１Ｖ未満に管理されることもあり得る。
一方、近年、蓄電モジュールの大型化が進んでいる。例えば、乗用車などの小型～中型の電気自動車では、定格電圧が３００～４００Ｖ程度の蓄電モジュールが利用されている。また、電気バスなどの大型の電気自動車では、定格電圧が５００～８００Ｖ程度の蓄電モジュールが利用されるようになってきている。蓄電モジュールの定格電圧が大きくなると、活性挿抜の対象となる蓄電モジュールと、電源を構成する他の蓄電モジュールとの電圧差の許容値も大きくなる。例えば、電源を構成する一の蓄電モジュールと、当該電源を構成する他の蓄電モジュールとの電圧差が１Ｖを越える場合であっても、当該一の蓄電モジュールを活性挿抜することができる場合がある。
活性挿抜の対象となる蓄電モジュールの抵抗又はインピーダンスにもよるが、活性挿抜の対象となる蓄電モジュールの定格電圧が１００Ｖ以上である場合、活性挿抜の対象となる蓄電モジュールと、電源を構成する他の蓄電モジュールとの電圧差は、３０Ｖ以下であってもよく、１０Ｖ以下であってもよく、５Ｖ以下であってもよく、３Ｖ以下であってもよく、２Ｖ以下であってもよく、１Ｖ以下であってもよい。活性挿抜の対象となる蓄電モジュールと、電源を構成する他の蓄電モジュールとの電圧差は、活性挿抜の対象となる蓄電モジュールの定格電圧の１／５以下であってよく、１／１０以下であってよく、１／２０以下であってよく、１／３０以下であってよく、１／５０以下であってよく、１／１００以下であってよく、１／２００以下であってよく、１／３００以下であってよく、１／５００以下であってよく、１／１０００以下であってよい。
本実施形態において、電流検出素子１０２０及び切替部２３０が、蓄電モジュール１０１０の正極端子１１２と、蓄電部２１０の正極端子２１２との間に配され、蓄電部２１０の正極端子２１２が、切替部２３０を介して配線１０６と電気的に接続される場合について説明した。しかしながら、電流検出素子１０２０及び切替部２３０の配置は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、電流検出素子１０２０及び切替部２３０は、蓄電モジュール１０１０の負極端子１１４と、蓄電部２１０の負極端子２１４との間に配され、蓄電部２１０の負極端子２１４は、切替部２３０を介して配線１０６と電気的に接続される。
図１１は、モジュール制御部１０４０のシステム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１０４０は、判定部３１０と、受信部３２０と、信号生成部３３０とを備える。モジュール制御部１０４０は、モジュール情報取得部３４０と、モジュール情報格納部３５０と、モジュール情報送信部３６０とを備えてもよい。本実施形態において、モジュール制御部１０４０は、電流監視部１１２０を備える。本実施形態において、電流監視部１１２０は、電流検出部１１２２と、方向決定部１１２４とを有する。信号生成部３３０は、動作制御部の一例であってよい。
本実施形態において、モジュール制御部１０４０は、電流監視部１１２０を備える点で、モジュール制御部２４０と相違する。上記の相違点以外の構成に関して、モジュール制御部１０４０は、モジュール制御部２４０の対応する構成と同様の特徴を有してよい。
本実施形態において、電流監視部１１２０は、蓄電システム１００の配線１０６と、蓄電モジュール１０１０の蓄電部２１０との間を流れる電流を監視する。例えば、電流監視部１１２０は、蓄電モジュール１０１０の正極端子１１２及び正極端子２１２の間を流れる電流を監視する。
本実施形態において、電流検出部１１２２は、蓄電システム１００の配線１０６と、蓄電モジュール１０１０の蓄電部２１０との間を流れる電流を検出する。電流検出部１１２２は、上記の電流の大きさを決定してもよい。電流検出部１１２２は、任意のアナログ回路により構成されてもよく、任意のデジタル回路により構成されてもよい。
本実施形態において、方向決定部１１２４は、蓄電システム１００の配線１０６と、蓄電モジュール１０１０の蓄電部２１０との間を流れる電流の方向を決定する。方向決定部１１２４は、任意のアナログ回路により構成されてもよく、任意のデジタル回路により構成されてもよい。
図１２は、モジュール制御部１０４０の回路構成の一例を概略的に示す。図１２は、切替部２３０の回路構成の一例を概略的に示す。図１２は、正極端子１１２、負極端子１１４、蓄電部２１０、保護部２５０及び電流検出素子１０２０とともに、切替部２３０の一例及びモジュール制御部１０４０の一例を示す。
［切替部２３０の回路の具体例］
本実施形態において、トランジスタ５１０は、一端が配線１０６と電気的に接続され、他端が蓄電部２１０と電気的に接続される。トランジスタ５１０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間において、トランジスタ５２０及び寄生ダイオード８４４と直列に接続される。本実施形態において、トランジスタ５１０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流の大きさを調整する。
本実施形態において、トランジスタ５２０は、一端が配線１０６と電気的に接続され、他端が蓄電部２１０と電気的に接続される。トランジスタ５２０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間において、トランジスタ５１０及び寄生ダイオード８４２と直列に接続される。本実施形態において、トランジスタ５２０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流の大きさを調整する。
寄生ダイオード８４２は、一端が配線１０６と電気的に接続され、他端が蓄電部２１０と電気的に接続される。寄生ダイオード８４２は、配線１０６及び蓄電部２１０の間において、トランジスタ５１０と並列に接続される。寄生ダイオード８４２は、配線１０６及び蓄電部２１０の間において、トランジスタ５２０及び寄生ダイオード８４４と直列に接続される。
寄生ダイオード８４２は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流を通過させる。一方、寄生ダイオード８４２は、電流が、寄生ダイオード８４２を介して、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れることを抑制する。
寄生ダイオード８４４は、一端が配線１０６と電気的に接続され、他端が蓄電部２１０と電気的に接続される。寄生ダイオード８４４は、配線１０６及び蓄電部２１０の間において、トランジスタ５２０と並列に接続される。寄生ダイオード８４４は、配線１０６及び蓄電部２１０の間において、トランジスタ５１０及び寄生ダイオード８４２と直列に接続される。
寄生ダイオード８４２は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流を通過させる。一方、寄生ダイオード８４４は、電流が、寄生ダイオード８４４を介して、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れることを抑制する。
トランジスタ５１０は、第１電流調整部及び第２電流調整部の一方の一例であってよい。トランジスタ５２０は、第１電流調整部及び第２電流調整部の他方の一例であってよい。寄生ダイオード８４２は、第１バイパス部及び第２バイパス部の一方の一例であってよい。寄生ダイオード８４４は、第１バイパス部及び第２バイパス部の他方の一例であってよい。放電方向は、第１方向及び第２方向の一方の一例であってよい。充電方向は、第１方向及び第２方向の他方の一例であってよい。
［モジュール制御部１０４０の回路の具体例］
本実施形態において、モジュール制御部１０４０は、判定部３１０と、信号生成部３３０と、電流監視部１１２０とを備える。判定部３１０は、第１決定部、第２決定部及び第３決定部の一例であってよい。
本実施形態において、信号生成部３３０は、ＯＲ回路１２６０と、ＡＮＤ回路１２７２と、ＡＮＤ回路１２７４と、ＯＲ回路１２８２と、ＯＲ回路１２８４とを備える。また、本実施形態において、正極端子１１２及び切替部２３０の間に、電流検出素子１０２０として、適切な抵抗値を有する抵抗が配されている。電流検出素子１０２０の抵抗値は、例えば、電流監視部１１２０が、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流の方向を確実に判定することができるように決定される。
本実施形態において、判定部３１０は、切替部２３０の端子間電圧が予め定められた範囲内であるか否かを判定する。判定部３１０は、判定結果を示す信号を信号生成部３３０に送信する。判定部３１０は、任意のアナログ回路により構成されてもよく、任意のデジタル回路により構成されてもよい。判定部３１０は、ウインドコンパレータを含んでよい。ウインドコンパレータは、例えば、２つのコンパレータを利用して実現することができる。
本実施形態において、判定部３１０は２つの入力端子を有する。判定部３１０の一方の入力端子（図中、－端子として示される）には、切替部２３０の一端（例えば、正極端子１１２側の端部である。）の電圧が入力される。判定部３１０の他方の入力端子（図中、＋端子として示される）には、切替部２３０の他端（例えば、蓄電部２１０側の端部である。）の電圧が入力される。
本実施形態において、判定部３１０は２つの出力端子を有する。判定部３１０は、判定結果を示す信号として、一方の出力端子（図中、Ｌ端子として示される）から、切替部２３０の端子間電圧が第１の閾値よりも小さいことを示す信号を出力する。例えば、切替部２３０の端子間電圧が第１の閾値よりも小さい場合、判定部３１０は、Ｌ端子からＨ論理を出力する。一方、切替部２３０の端子間電圧が第１の閾値以上である場合、判定部３１０は、Ｌ端子からＬ論理を出力する。
また、判定部３１０は、判定結果を示す信号として、他方の出力端子（図中、Ｈ端子として示される）から、切替部２３０の端子間電圧が第２の閾値よりも大きいことを示す信号を出力する。本実施形態において、第２の閾値の絶対値として、第１の閾値の絶対値よりも大きな値が設定される。例えば、切替部２３０の端子間電圧が第２の閾値よりも大きい場合、判定部３１０は、Ｈ端子からＨ論理を出力する。一方、切替部２３０の端子間電圧が第２の閾値以下である場合、判定部３１０は、Ｈ端子からＬ論理を出力する。
一実施形態において、判定部３１０は、例えば、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが第１条件に合致するか否かを決定することができる。第１条件としては、（ｉ）蓄電部の電圧又はＳＯＣが予め定められた第１数値範囲の範囲外であることを示す条件、（ｉｉ）蓄電部の電圧又はＳＯＣが予め定められた第１閾値より大きいことを示す条件、（ｉｉｉ）蓄電部の電圧又はＳＯＣが第１閾値以上であることを示す条件などを例示することができる。第１条件は、例えば、蓄電部２１０が過充電であることを示す条件である。
他の実施形態において、判定部３１０は、例えば、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが第２条件に合致するか否かを決定することができる。第２条件としては、（ｉ）蓄電部の電圧又はＳＯＣが予め定められた第２数値範囲の範囲外であることを示す条件、（ｉｉ）蓄電部の電圧又はＳＯＣが予め定められた第２閾値より小さいことを示す条件、（ｉｉｉ）蓄電部の電圧又はＳＯＣが第２閾値以下であることを示す条件などを例示することができる。なお、第２条件は、第１条件とは異なる条件であってよい。第２条件は、例えば、蓄電部２１０が過放電であることを示す条件である。
さらに他の実施形態において、判定部３１０は、例えば、切替部２３０の端子間電圧が第３条件に合致するか否かを決定することができる。第３条件としては、（ｉ）切替部２３０の端子間電圧が予め定められた第３数値範囲の範囲内であることを示す条件、（ｉｉ）切替部２３０の端子間電圧が予め定められた第３閾値より小さいことを示す条件、（ｉｉｉ）切替部２３０の端子間電圧が第３閾値以下であることを示す条件などを例示することができる。
さらに他の実施形態において、判定部３１０は、例えば、切替部２３０の端子間電圧が第４条件に合致するか否かを決定することができる。第４条件としては、（ｉ）切替部２３０の端子間電圧が予め定められた第４数値範囲の範囲外であることを示す条件、（ｉｉ）切替部２３０の端子間電圧が予め定められた第４閾値より大きいことを示す条件、（ｉｉｉ）切替部２３０の端子間電圧が第４閾値以上であることを示す条件などを例示することができる。第４数値範囲は第３数値範囲と同一であってもよい。第４数値範囲の上限値は、第３数値範囲の上限値より大きくてもよい。第４閾値は第３閾値と同一であってもよい。第４閾値は、第３閾値より大きくてもよい。
本実施形態において、電流監視部１１２０は、コンパレータを含んでよい。電流監視部１１２０は、例えば、２つの入力端子と、１つの出力端子とを有する。電流監視部１１２０の一方の入力端子（図中、＋端子として示される）には、電流検出素子１０２０の一端（例えば、正極端子１１２側の端部である。）の電圧が入力される。電流監視部１１２０の他方の入力端子（図中、－端子として示される）には、電流検出素子１０２０の他端（例えば、切替部２３０側の端部である。）の電圧が入力される。
例えば、＋端子に入力された電圧が、－端子に入力された電圧よりも大きい場合、電流監視部１１２０は、出力端子からＨ論理を出力する。一方、＋端子に入力された電圧が、－端子に入力された電圧よりも小さい場合、電流監視部１１２０は、出力端子からＬ論理を出力する。また、＋端子に入力された電圧と、－端子に入力された電圧とが等しい場合、又は、両者が等しいと見做せる場合、電流監視部１１２０は、出力端子から信号を出力しない。
本実施形態において、電流監視部１１２０は、トランジスタ５１０及びトランジスタ５２０の少なくとも一方が、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に切断しているときに、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を検出する。一実施形態において、電流監視部１１２０は、過充電保護機能が有効化されているときに、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流を検出する。他の実施形態において、電流監視部１１２０は、過放電保護機能が有効化されているときに、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流を検出する。
本実施形態において、信号生成部３３０は、受信部３２０の機能を兼ね備えてよい。例えば、信号生成部３３０は、保護部２５０から、過放電保護機能を有効化させるための信号８６を受信する。また、信号生成部３３０は、保護部２５０から、過充電保護機能を有効化させるための信号８８を受信する。信号生成部３３０は、判定部３１０から、切替部２３０の端子間電圧に関する情報を受信する。信号生成部３３０は、電流監視部１１２０から、配線１０６及び蓄電部２１０の間の電流に関する情報を受信する。
本実施形態において、信号生成部３３０は、（ｉ）蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣ、及び、（ｉｉ）電流監視部１１２０の検出結果に基づいて、トランジスタ５１０及びトランジスタ５２０の少なくとも一方の動作を制御することができる。信号生成部３３０は、（ｉ）蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣ、及び、（ｉｉ）電流監視部１１２０の検出結果、及び、（ｉｉｉ）判定部３１０の判定結果に基づいて、トランジスタ５１０及びトランジスタ５２０の少なくとも一方の動作を制御することができる。信号生成部３３０は、トランジスタ５１０及びトランジスタ５２０の少なくとも一方の動作を制御するための信号を、当該信号による制御対象となるトランジスタに出力することで、トランジスタ５１０及びトランジスタ５２０の少なくとも一方を制御してよい。
本実施形態において、判定部３１０が、切替部２３０の端子間電圧が第４条件に合致することを決定した場合、信号生成部３３０は、トランジスタ５１０及びトランジスタ５２０の少なくとも一方に、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に切断する動作、又は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を小さくする動作を実行させるための信号を出力してよい。これにより、判定部３１０は、蓄電部２１０の過電流保護機能としても利用され得る。
本実施形態において、ＯＲ回路１２６０は、２つの入力端子と、１つの出力端子とを有する。ＯＲ回路１２６０の一方の入力端子には、判定部３１０のＨ端子からの出力が入力される。ＯＲ回路１２６０の他方の入力端子には、判定部３１０のＬ端子からの出力が入力される。
ＯＲ回路１２６０は、２つの入力の論理和を出力する。例えば、切替部２３０の端子間電圧が特定の数値範囲に収まる場合、ＯＲ回路１２６０は、Ｌ論理を出力する。一方、切替部２３０の端子間電圧が特定の数値範囲から外れる場合、ＯＲ回路１２６０は、Ｈ論理を出力する。例えば、切替部２３０が上記の第４条件に合致する場合の一例として、切替部２３０の端子間電圧が特定の値よりも大きい場合、判定部３１０のＨ端子から、Ｈ論理が出力される。この場合、ＯＲ回路１２６０は、Ｈ論理を出力する。
本実施形態において、ＡＮＤ回路１２７２は、２つの入力端子と、１つの出力端子とを有する。ＡＮＤ回路１２７２の一方の入力端子には、ＯＲ回路１２６０の出力が反転された信号が入力される。ＡＮＤ回路１２７２の他方の入力端子には、過充電保護機能を有効化させるための信号８８が反転された信号が入力される。
ＡＮＤ回路１２７２は、２つの入力の論理積を出力する。例えば、切替部２３０の端子間電圧が特定の数値範囲に収まる場合（具体的には、配線１０６の電圧と、蓄電部２１０の電圧との差の絶対値が特定の閾値よりも小さい場合又は当該閾値以下の場合である。）であって、且つ、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが過充電保護のための閾値よりも小さい場合、ＡＮＤ回路１２７２は、Ｈ論理を出力する。一方、上記以外の場合、ＡＮＤ回路１２７２は、Ｌ論理を出力する。
本実施形態において、ＡＮＤ回路１２７４は、２つの入力端子と、１つの出力端子とを有する。ＡＮＤ回路１２７４の一方の入力端子には、ＯＲ回路１２６０の出力が反転された信号が入力される。ＡＮＤ回路１２７４の他方の入力端子には、過放電保護機能を有効化させるための信号８６が反転された信号が入力される。
ＡＮＤ回路１２７４は、２つの入力の論理積を出力する。例えば、切替部２３０の端子間電圧が特定の数値範囲に収まる場合（具体的には、配線１０６の電圧と、蓄電部２１０の電圧との差の絶対値が特定の閾値よりも小さい場合又は当該閾値以下の場合である。）であって、且つ、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが過放電保護のための閾値よりも大きい場合、ＡＮＤ回路１２７４は、Ｈ論理を出力する。一方、上記以外の場合、ＡＮＤ回路１２７４は、Ｌ論理を出力する。
本実施形態において、ＯＲ回路１２８２は、２つの入力端子と、１つの出力端子とを有する。ＯＲ回路１２８２の一方の入力端子には、電流監視部１１２０の出力が反転された信号が入力される。ＯＲ回路１２８２の他方の入力端子には、ＡＮＤ回路１２７２の出力が入力される。
ＯＲ回路１２８２は、２つの入力の論理和を出力する。例えば、ＯＲ回路１２８２の出力がＨ論理である場合、トランジスタ５１０がオン動作し、ＯＲ回路１２８２の出力がＬ論理である場合、トランジスタ５１０がオフ動作する。一実施形態において、配線１０６及び蓄電部２１０の間で放電方向に電流が流れている場合、ＯＲ回路１２８２は、Ｈ論理を出力する。他の実施形態において、切替部２３０の端子間電圧が特定の数値範囲に収まる場合であって、且つ、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが過充電保護のための閾値よりも小さい場合、ＯＲ回路１２８２は、Ｈ論理を出力する。
本実施形態において、ＯＲ回路１２８４は、２つの入力端子と、１つの出力端子とを有する。ＯＲ回路１２８４の一方の入力端子には、電流監視部１１２０の出力が入力される。ＯＲ回路１２８４の他方の入力端子には、ＡＮＤ回路１２７４の出力が入力される。
ＯＲ回路１２８４は、２つの入力の論理和を出力する。例えば、ＯＲ回路１２８４の出力がＨ論理である場合、トランジスタ５２０がオン動作し、ＯＲ回路１２８４の出力がＬ論理である場合、トランジスタ５２０がオフ動作する。一実施形態において、配線１０６及び蓄電部２１０の間で充電方向に電流が流れている場合、ＯＲ回路１２８４は、Ｈ論理を出力する。他の実施形態において、切替部２３０の端子間電圧が特定の数値範囲に収まる場合であって、且つ、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが過充電保護のための閾値よりも小さい場合、ＯＲ回路１２８４は、Ｈ論理を出力する。
［信号生成部３３０の動作の具体例］
一実施形態において、判定部３１０が、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが第１条件に合致することを決定した場合、信号生成部３３０は、例えば、トランジスタ５１０に、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に切断する動作、又は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流を小さくする動作を実行させるための信号を出力する。なお、第１条件の内容によっては、信号生成部３３０は、トランジスタ５２０に信号を出力してもよい。
他の実施形態において、判定部３１０が、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが第２条件に合致することを決定した場合、信号生成部３３０は、例えば、トランジスタ５２０に、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に切断する動作、又は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流を小さくする動作を実行させるための信号を出力する。なお、第２条件の内容によっては、信号生成部３３０は、トランジスタ５１０に信号を出力してもよい。
さらに他の実施形態において、判定部３１０が、切替部２３０の端子間電圧が第３条件に合致することを決定した場合、信号生成部３３０は、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが第１条件及び第２条件に合致するか否かに関わらず、トランジスタ５１０及びトランジスタ５２０に、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続する動作、又は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を大きくする動作を実行させるための信号を出力する。一方、判定部３１０が、切替部２３０の端子間電圧が第３条件に合致しないことを決定した場合、信号生成部３３０は、電流監視部１１２０の検出結果に応じた信号を出力してよい。例えば、信号生成部３３０は、下記のとおり信号を出力する。
［（ａ）判定部３１０が、切替部２３０の端子間電圧が第３条件に合致しないことを決定した場合において、（ｂ）電流監視部１１２０が、（ｉ）過充電保護機能が有効化されているときに配線１０６及び蓄電部２１０の間を放電方向に流れる電流、又は、（ｉｉ）トランジスタ５１０が配線１０６及び蓄電部を電気的に切断しているときに配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を検出した場合］
この場合、信号生成部３３０は、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが第１条件に合致するか否かに関わらず、トランジスタ５１０に、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続する動作、又は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を大きくする動作を実行させるための信号を出力する。
［（ａ）判定部３１０が、切替部２３０の端子間電圧が第３条件に合致しないことを決定した場合において、（ｃ）電流監視部１１２０が、（ｉ）過放電保護機能が有効化されているときに配線１０６及び蓄電部２１０の間を充電方向に流れる電流、又は、（ｉｉ）トランジスタ５２０が配線１０６及び蓄電部を電気的に切断しているときに配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を検出した場合］
この場合、信号生成部３３０は、蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣが第２条件に合致するか否かに関わらず、トランジスタ５２０に、配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続する動作、又は、配線１０６及び蓄電部２１０の間を流れる電流を大きくする動作を実行させるための信号を出力する。
さらに他の実施形態において、モジュール制御部１０４０は、過電流により蓄電部２１０が劣化又は破損することを抑制することができる。上述のとおり、切替部２３０が上記の第４条件に合致する場合の一例として、切替部２３０の端子間電圧が特定の値よりも大きい場合、ＯＲ回路１２６０が、Ｈ論理を出力する。
そのため、配線１０６及び蓄電部２１０の間で放電方向に電流が流れている場合であって、切替部２３０の端子間電圧が特定の値よりも大きい場合には、ＯＲ回路１２８２から、Ｌ論理が出力される。その結果、トランジスタ５１０がオフ動作する。同様に、配線１０６及び蓄電部２１０の間で充電方向に電流が流れている場合であって、切替部２３０の端子間電圧が特定の値よりも大きい場合には、ＯＲ回路１２８４から、Ｌ論理が出力される。その結果、トランジスタ５２０がオフ動作する。
本実施形態によれば、寄生ダイオード８４２及び寄生ダイオード８４４に定常的に電流が流れることが抑制される。その結果、切替部２３０の端子間電圧と、トランジスタ５１０及びトランジスタ５２０を介して流れる電流とが比例すると見做すことができる。そこで、電流検出素子１０２０の抵抗値を適切に設定したり、配線１０６及び蓄電部２１０の間において、適切な抵抗値を有する抵抗を、電流検出素子１０２０と直列に接続したりすることにより、判定部３１０及び信号生成部３３０を、過電流保護回路として利用することができる。
図１３は、モジュール制御部１０４０の回路構成の一例を概略的に示す。図１３に開示されたモジュール制御部１０４０は、電流検出素子１０２０と、１２０との間に抵抗１３１０を備える点で、図１２に関連して説明されたモジュール制御部１０４０と相違する。上記の相違点以外の構成に関して、図１３に開示されたモジュール制御部１０４０は、図１２に関連して説明されたモジュール制御部１０４０の対応する構成と同様の特徴を有してよい。
上述のとおり、抵抗１３１０の抵抗値を適切に設定することで、判定部３１０及び信号生成部３３０を、過電流保護回路として利用することができる。抵抗１３１０の抵抗値は、例えば、判定部３１０が、負荷電流の値が予め定められた数値範囲に収まるか否かを確実に判定することができるように決定される。また、抵抗１３１０は、電流検出素子１０２０の代わりに、電流検出素子として利用されてもよい。この場合、蓄電モジュール１０１０は、電流検出素子１０２０を備えなくてもよい。
図１４は、蓄電モジュール１４１０のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、蓄電モジュール１４１０は、電圧調整部１４３０を備え、モジュール制御部１０４０が電圧調整部１４３０の動作を制御する点で、蓄電モジュール１０１０と相違する。上記の相違点以外の構成に関して、蓄電モジュール１４１０は、蓄電モジュール１０１０の対応する構成と同様の特徴を有してよい。電圧調整部１４３０は、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の一例であってよい。
図１５は、電圧調整部１４３０の回路構成の一例を概略的に示す。図１５は、また、蓄電モジュール１４１０のモジュール制御部１０４０の回路構成の一例を概略的に示す。
本実施形態において、電圧調整部１４３０は、トランジスタ１５２２と、抵抗１５２４とを備える。本実施形態において、電圧調整部１４３０は、トランジスタ１５４２と、抵抗１５４４とを備える。トランジスタ１５２２は、第１スイッチング素子の一例であってよい。トランジスタ１５４２は、第２スイッチング素子の一例であってよい。
本実施形態において、蓄電モジュール１４１０のモジュール制御部１０４０は、信号生成部３３０（図示されていない。）がＡＮＤ回路１５５２及びＡＮＤ回路１５５４を備える点で、蓄電モジュール１０１０のモジュール制御部１０４０と相違する。上記の相違点以外の構成に関して、蓄電モジュール１４１０のモジュール制御部１０４０は、蓄電モジュール１０１０のモジュール制御部１０４０の対応する構成と同様の特徴を有してよい。
本実施形態において、トランジスタ１５２２は、配線１０６及び蓄電部２１０の間において切替部２３０と並列に接続される。例えば、トランジスタ１５２２の一端は、切替部２３０の一端と電気的に接続される。トランジスタ１５２２の一端は、正極端子１１２を介して、配線１０６と電気的に接続されてもよい。一方、トランジスタ１５２２の他端は、切替部２３０の他端と電気的に接続される。トランジスタ１５２２の他端は、蓄電部２１０と電気的に接続されてもよい。
本実施形態によれば、蓄電モジュールを容易に活性挿抜することができる。しかしながら、例えば、蓄電システム１００が非常用電源のように使用頻度の少ない機器である場合、蓄電システム１００に含まれる複数の蓄電モジュールの一部を交換した後、交換された蓄電モジュールが蓄電システム１００の配線１０６と電気的に接続されるまでに時間がかかることがある。このような場合であっても、トランジスタ１５２２は、任意のタイミングで、配線１０６と、蓄電モジュール１４１０の蓄電部２１０とを電気的に接続することができる。
本実施形態において、抵抗１５２４は、トランジスタ１５２２がオン動作した場合に、トランジスタ１５２２に流れる電流の大きさを決定する。抵抗１５２４の抵抗値は、トランジスタ１５２２がオン動作した場合に、トランジスタ１５２２に過大な電流が流れないように決定される。一実施形態において、抵抗１５２４の抵抗値は、トランジスタ１５２２を介して配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続する経路の抵抗値が、切替部２３０を介して配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続する経路の抵抗値よりも大きくなるように決定される。
他の実施形態において、抵抗１５２４の抵抗値は、「トランジスタ１５２２がオン動作した場合に、特定の充電電圧において、蓄電部２１０を第１ＳＯＣから第２ＳＯＣまで充電するために要する時間」に基づいて、決定されてよい。例えば、第１ＳＯＣが２５％であり、第２ＳＯＣが７５％である。第１ＳＯＣが２０％であり、第２ＳＯＣが８０％であってもよい。第１ＳＯＣが１０％であり、第２ＳＯＣが９０％であってもよい。第１ＳＯＣが０％であり、第２ＳＯＣが１００％であってもよい。上記の時間としては、１２時間、１８時間、２４時間、３６時間、４８時間、７２時間、１週間、１０日、１５日、１ヵ月、２ヵ月、３ヵ月、６ヶ月などを例示することができる。
本実施形態において、トランジスタ１５４２は、一端が蓄電部２１０の正極端子２１２と電気的に接続され、他端が蓄電部２１０の負極端子２１４又は基準電位と電気的に接続される。これにより、任意のタイミングで、蓄電部２１０を放電することができる。その結果、トランジスタ１５４２は、任意のタイミングで、配線１０６の電圧と、蓄電モジュール１４１０の蓄電部２１０の電圧との差を調整することができる。例えば、蓄電システム１００が使用頻度の少ない機器であっても、蓄電モジュール１４１０は、任意のタイミングで、配線１０６と、蓄電モジュール１４１０の蓄電部２１０とを電気的に接続することができる。
本実施形態において、抵抗１５４４は、トランジスタ１５４２がオン動作した場合に、トランジスタ１５４２に流れる電流の大きさを決定する。抵抗１５４４の抵抗値は、トランジスタ１５４２がオン動作した場合に、トランジスタ１５４２に過大な電流が流れないように決定される。一実施形態において、抵抗１５４４の抵抗値は、トランジスタ１５４２を介して蓄電部２１０の一端及び他端を電気的に接続する経路の抵抗値が、切替部２３０を介して配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続する経路の抵抗値よりも大きくなるように決定される。
他の実施形態において、抵抗１５４４の抵抗値は、「トランジスタ１５４２がオン動作した場合に、蓄電部２１０を第１ＳＯＣから第２ＳＯＣまで放電するために要する時間」に基づいて、決定されてよい。例えば、第１ＳＯＣが７５％であり、第２ＳＯＣが２５％である。第１ＳＯＣが８０％であり、第２ＳＯＣが２０％であってもよい。第１ＳＯＣが９０％であり、第２ＳＯＣが１０％であってもよい。第１ＳＯＣが１００％であり、第２ＳＯＣが０％であってもよい。上記の時間としては、１２時間、１８時間、２４時間、３６時間、４８時間、７２時間、１週間、１０日、１５日、１ヵ月、２ヵ月、３ヵ月、６ヶ月などを例示することができる。
本実施形態において、ＡＮＤ回路１５５２は、２つの入力端子と、１つの出力端子とを有する。ＡＮＤ回路１５５２の一方の入力端子には、過充電保護機能を有効化させるための信号８８が反転された信号が入力される。ＡＮＤ回路１５５２の他方の入力端子には、判定部３１０のＬ端子からの出力が入力される。ＡＮＤ回路１５５２は、２つの入力の論理積を出力する。ＡＮＤ回路１５５２から出力された信号９２は、トランジスタ１５２２の入力端子に入力される。
本実施形態において、ＡＮＤ回路１５５４は、２つの入力端子と、１つの出力端子とを有する。ＡＮＤ回路１５５４の一方の入力端子には、過放電保護機能を有効化させるための信号８６が反転された信号が入力される。ＡＮＤ回路１５５４の他方の入力端子には、判定部３１０のＨ端子からの出力が入力される。ＡＮＤ回路１５５４は、２つの入力の論理積を出力する。ＡＮＤ回路１５５４から出力された信号９４は、トランジスタ１５２２の入力端子に入力される。
これにより、モジュール制御部１０４０は、例えば、（ｉ）蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣ、（ｉｉ）配線１０６の電圧、及び、（ｉｉｉ）蓄電部２１０の正極端子２１２の電圧に基づいて、トランジスタ１５２２の動作を制御することができる。また、モジュール制御部１０４０は、例えば、（ｉ）蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣ、（ｉｉ）配線１０６の電圧、及び、（ｉｉｉ）蓄電部２１０の正極端子２１２の電圧に基づいて、トランジスタ１５４２の動作を制御することができる。
図１６は、電圧調整部１４３０の一例を概略的に示す。図１６に開示された電圧調整部１４３０は、トランジスタ１５２２及び抵抗１５４４の代わりに、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０を有する点で、図１５に関連して説明された電圧調整部１４３０と相違する。上記の相違点以外の構成に関して、図１６に開示された電圧調整部１４３０は、図１５に関連して説明された電圧調整部１４３０の対応する構成と同様の特徴を有してよい。
本実施形態において、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０は、配線１０６及び蓄電部２１０の間において切替部２３０と並列に接続される。例えば、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０の一端は、切替部２３０の一端と電気的に接続される。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０の一端は、正極端子１１２を介して、配線１０６と電気的に接続されてもよい。一方、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０の他端は、切替部２３０の他端と電気的に接続される。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０の他端は、蓄電部２１０と電気的に接続されてもよい。
双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０の定格電流値は、切替部２３０の定格電流値よりも小さくてよい。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０の仕様は、「双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０が作動した場合に、蓄電部２１０を第１ＳＯＣから第２ＳＯＣまで充電するために要する時間」に基づいて、決定されてよい。例えば、第１ＳＯＣが２５％であり、第２ＳＯＣが７５％である。第１ＳＯＣが２０％であり、第２ＳＯＣが８０％であってもよい。第１ＳＯＣが１０％であり、第２ＳＯＣが９０％であってもよい。第１ＳＯＣが０％であり、第２ＳＯＣが１００％であってもよい。上記の時間としては、１２時間、１８時間、２４時間、３６時間、４８時間、７２時間、１週間、１０日、１５日、１ヵ月、２ヵ月、３ヵ月、６ヶ月などを例示することができる。
双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０の仕様は、「双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０が作動した場合に、蓄電部２１０を第１ＳＯＣから第２ＳＯＣまで放電するために要する時間」に基づいて、決定されてよい。例えば、第１ＳＯＣが７５％であり、第２ＳＯＣが２５％である。第１ＳＯＣが８０％であり、第２ＳＯＣが２０％であってもよい。第１ＳＯＣが９０％であり、第２ＳＯＣが１０％であってもよい。第１ＳＯＣが１００％であり、第２ＳＯＣが０％であってもよい。上記の時間としては、１２時間、１８時間、２４時間、３６時間、４８時間、７２時間、１週間、１０日、１５日、１ヵ月、２ヵ月、３ヵ月、６ヶ月などを例示することができる。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０の仕様としては、定格電流値、定格電力値などを例示することができる。
切替部２３０を完全に代替する目的で双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを使用する場合、大きくて高価な双方向ＤＣ－ＤＣコンバータが用いられる。しかしながら、本実施形態によれば、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０は、例えば、蓄電システム１００が停止している期間を利用して、一の蓄電モジュール１４１０から、他の蓄電モジュール１４１０に電気エネルギーを伝送する。そのため、切替部２３０を完全に代替する目的で双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを使用する場合と比較して、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０の能力は遥かに小さくてよい。
本実施形態において、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０は、モジュール制御部１０４０により制御される。モジュール制御部１０４０は、例えば、（ｉ）蓄電部２１０の電圧又はＳＯＣ、（ｉｉ）配線１０６の電圧、及び、（ｉｉｉ）蓄電部２１０の正極端子２１２の電圧に基づいて、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０の動作を制御する。
本実施形態によれば、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０は、任意のタイミングで、蓄電部２１０から配線１０６に電気エネルギーを伝送することができる。また、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１６３０は、任意のタイミングで、配線１０６から２１０に電気エネルギーを伝送することができる。
図１７は、蓄電モジュール１７１０のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、蓄電モジュール１７１０は、モジュール制御部１０４０が、過放電保護のインターロック及び過充電保護のインターロックの少なくとも一方を解除することを決定すると、過放電保護のリセット信号及び過充電保護のリセット信号の少なくとも一方を保護部２５０に送信する点で、蓄電モジュール１４１０などと相違する。また、蓄電モジュール１７１０は、保護部２５０が、リセット信号を受信すると、切替部２３０を制御して、過放電保護のインターロック及び過充電保護のインターロックの少なくとも一方を解除する点で、蓄電モジュール１４１０などと相違する。上記の相違点以外の構成に関して、蓄電モジュール１７１０は、蓄電モジュール１４１０などの対応する構成と同様の特徴を有してよい。
上記の各実施形態においては、切替部２３０、切替部６３０、切替部７３０などの切替部が、蓄電モジュール１１０、蓄電モジュール７１０、蓄電モジュール１０１０、蓄電モジュール１４１０、蓄電モジュール１７１０などの蓄電モジュールの内部に配される場合を例として、蓄電システム１００の詳細が説明された。しかしながら、蓄電システム１００は、上記の各実施形態に限定されない。
他の実施形態において、切替部は、蓄電モジュールの外部に配されてもよい。例えば、切替部は、蓄電システム１００の接続端子１０２と、各蓄電モジュールの正極端子との間に配される。切替部は、蓄電システム１００の接続端子１０４と、各蓄電モジュールの負極端子との間に配されてもよい。各蓄電モジュールの内部又は外部に配された上記の切替部は、各蓄電モジュールに対応する切替部と称される場合がある。
図１８は、蓄電モジュール１８１０のシステム構成の一例を概略的に示す。図１８は、蓄電モジュール１８１０を備えた蓄電システム１００と、負荷装置１２とが、電気的に接続された状態の一例を概略的に示す。図１８に示されるとおり、負荷装置１２及び蓄電システム１００が電気的に接続される場合、負荷装置１２の一端が、蓄電システム１００の接続端子１０２と電気的に接続され、負荷装置１２の他端が、蓄電システム１００の接続端子１０４と電気的に接続される。
本実施形態において、蓄電モジュール１８１０は、予充電部１８２０を備える点で、蓄電モジュール１１０、蓄電モジュール７１０、蓄電モジュール１０１０、蓄電モジュール１４１０又は蓄電モジュール１７１０と相違する。蓄電モジュール１８１０は、上記の相違点以外の構成に関して、上記の蓄電モジュールの対応する構成と同様の特徴を有してよい。蓄電モジュール１８１０が予充電部１８２０を備えることにより、負荷装置１２の通電直後における突入電流の発生が抑制され得る。予充電部１８２０は、制限部の一例であってよい。
本実施形態において、負荷装置１２は、スイッチ１８０４と、負荷１８０２と、キャパシタ１８０６とを備える。本実施形態において、負荷１８０２は、蓄電システム１００から供給された電力を消費する。負荷１８０２は、抵抗負荷を含んでよい。
本実施形態において、スイッチ１８０４は、負荷１８０２と直列に接続される。スイッチ１８０４は、負荷１８０２と、蓄電システム１００との電気的な接続関係を切り替える。スイッチ１８０４は、負荷装置１２を起動させるためのスイッチであってもよい。スイッチ１８０４は、手動スイッチであってもよく、リレー、サイリスタ、トランジスタなどのスイッチング素子であってもよい。
本実施形態において、キャパシタ１８０６は、負荷装置１２の一端及び他端の間において、負荷１８０２及びスイッチ１８０４と並列に接続される。キャパシタ１８０６は、例えば、インバータやモーター等のノイズ除去を目的として配される。キャパシタ１８０６は、容量性負荷の一例であってよい。
本実施形態において、予充電部１８２０は、蓄電システム１００の配線１０６と、蓄電モジュール１８１０の蓄電部２１０との間において、切替部２３０と並列に接続される。予充電部１８２０は、切替部２３０よりも大きな抵抗を有してよい。つまり、配線１０６及び蓄電部２１０との間において、予充電部１８２０を介して電流が流れる場合の抵抗値が、切替部２３０を介して電流が流れる場合の抵抗値よりも大きい。これにより、キャパシタ１８０６の端子間電圧が、蓄電部２１０の端子間電圧より小さい場合であっても、電流値の小さな電流により、キャパシタ１８０６を予充電することができる。その結果、突入電流の発生が抑制される。
本実施形態において、予充電部１８２０は、蓄電部２１０から配線１０６に向かう方向に電流を通過させる。一方、予充電部１８２０は、配線１０６から蓄電部２１０に向かう方向に電流が通過することを抑制する。例えば、予充電部１８２０は、配線１０６から蓄電部２１０に向かう方向に電流を通過させない。これにより、起動後に１１２からの充電に相当する充電電流が入ってきた場合であっても、蓄電部２１０の過充電を防止できる。
なお、図１８に示された実施形態において、蓄電システム１００は、蓄電モジュール１８１０と、他の蓄電モジュール（図示されていない。）とを備えてよい。この場合、蓄電モジュール１８１０と、他の蓄電モジュールとは、配線１０６を介して、並列に接続される。蓄電システム１００が複数の蓄電モジュールを備える場合、蓄電システム１００に含まれる全ての蓄電モジュールが予充電部１８２０を有してもよく、単一の蓄電モジュールのみが予充電部１８２０を有してもよい。
予充電部１８２０は、蓄電モジュール１８１０に対して着脱可能に構成されていてもよい。例えば、負荷装置１２が蓄電システム１００に接続される前に、予充電部１８２０が蓄電モジュール１８１０に取り付けられる。
負荷装置１２が蓄電システム１００に接続された場合に、キャパシタ１８０６の端子間電圧と、蓄電部２１０の端子間電圧との差が比較的大きく、切替部２３０の端子間電圧が予め定められた値よりも大きいときには、切替部２３０が、蓄電システム１００の配線１０６と、蓄電モジュール１８１０の蓄電部２１０とを電気的に切断する。このとき、本実施形態によれば、予充電部１８２０を介して、蓄電部２１０から負荷装置１２のキャパシタ１８０６に電力が供給される。
これにより、負荷装置１２のキャパシタ１８０６が予充電され、キャパシタ１８０６の端子間電圧が上昇する。その結果、キャパシタ１８０６の端子間電圧と、蓄電部２１０の端子間電圧との差が小さくなる。また、切替部２３０の端子間電圧が、予め定められた値よりも小さくなる。
切替部２３０の端子間電圧が予め定められた値よりも小さくなると、切替部２３０は、蓄電システム１００の配線１０６と、蓄電モジュール１８１０の蓄電部２１０とを電気的に接続する。配線１０６と、蓄電部２１０とが電気的に接続された後、予充電部１８２０が蓄電モジュール１８１０から取り外されてもよい。
図１９は、予充電部１８２０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、予充電部１８２０は、スイッチ１９３０と、電流量制限部１９４０と、電流方向制限部１９５０とを備える。スイッチ１９３０は、接続部の一例であってよい。
本実施形態において、スイッチ１９３０は、電流量制限部１９４０及び電流方向制限部１９５０と直列に接続される。スイッチ１９３０がＯＮの場合、スイッチ１９３０は、予充電部１８２０の電流量制限部１９４０及び電流方向制限部１９５０、並びに、蓄電モジュール１８１０の蓄電部２１０と、蓄電システム１００の配線１０６とを電気的に接続する。一方、スイッチ１９３０がＯＦＦの場合、スイッチ１９３０は、予充電部１８２０の電流量制限部１９４０及び電流方向制限部１９５０、並びに、蓄電モジュール１８１０の蓄電部２１０と、蓄電システム１００の配線１０６とを電気的に切断する。
スイッチ１９３０の動作は、手動で操作されてもよく、自動で操作されてもよい。スイッチ１９３０は、手動スイッチであってもよく、リレー、サイリスタ、トランジスタなどのスイッチング素子であってもよい。
本実施形態において、電流量制限部１９４０は、予充電部１８２０を流れる電流の電流量を制限する。電流量制限部１９４０は、切替部２３０よりも大きな抵抗を有してよい。電流量制限部１９４０は、固定抵抗、可変抵抗、定電流回路、及び、定電力回路の少なくとも１つを有してよい。
本実施形態において、電流方向制限部１９５０は、電流量制限部１９４０と直列に接続される。電流方向制限部１９５０は、蓄電部２１０から配線１０６に向かう方向に電流を通過させる。一方、電流方向制限部１９５０は、配線１０６から蓄電部２１０に向かう方向に電流を通過させない。電流方向制限部１９５０は、ダイオードを有してよい。上記のダイオードは、蓄電部２１０から配線１０６に向かう方向が、順方向となるように配されてよい。
本実施形態において、予充電部１８２０は、システム制御部１４０及びモジュール制御部２４０の少なくとも一方が出力する制御信号に従って動作してよい。システム制御部１４０は、切替制御部及び制限制御部の一例であってよい。モジュール制御部２４０は、切替制御部及び制限制御部の一例であってよい。
上述のとおり、切替部２３０は、配線１０６と、蓄電モジュール１８１０の蓄電部２１０の電気的な接続関係を切り替える。キャパシタ１８０６の端子間電圧と、蓄電モジュール１８１０の蓄電部２１０の端子間電圧との差が比較的大きい場合、負荷装置１２及び蓄電システム１００が電気的に接続されたときに配線１０６及び蓄電モジュール１８１０の蓄電部２１０が電気的に接続されていると、負荷装置１２及び蓄電システム１００に突入電流が流れる可能性がある。
そこで、システム制御部１４０及びモジュール制御部２４０の少なくとも一方は、予充電部１８２０の動作を、切替部２３０の動作と連動させて制御してもよい。上述のとおり、システム制御部１４０及びモジュール制御部２４０の少なくとも一方は、切替部２３０の端子間電圧が予め定められた条件を満足する場合に、切替部２３０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に接続するように、切替部２３０を制御する。また、システム制御部１４０及びモジュール制御部２４０の少なくとも一方は、切替部２３０の端子間電圧が予め定められた条件を満足しない場合に、切替部２３０が配線１０６及び蓄電部２１０を電気的に切断するように、切替部２３０を制御する。上記の予め定められた条件は、切替部２３０の端子間電圧の値が、予め定められた値よりも小さいという条件であってよい。
本実施形態によれば、システム制御部１４０は、蓄電システム１００の接続端子１０２及び接続端子１０４が、負荷装置１２と物理的又は電気的に接続されているか否かを判定する。例えば、システム制御部１４０は、機械的構造で装着を検出するスイッチ又は検出器により、蓄電システム１００の接続端子１０２及び接続端子１０４が、負荷装置１２と物理的又は電気的に接続されているか否かを判定する。
蓄電システム１００の接続端子１０２及び接続端子１０４が、負荷装置１２と物理的又は電気的に接続されていないと判定された場合、システム制御部１４０は、蓄電システム１００に含まれる全ての蓄電モジュールのモジュール制御部２４０に対して、各蓄電モジュールの蓄電部２１０と、蓄電システム１００の配線１０６とを電気的に切断することを示す制御信号を送信してよい。各蓄電モジュールのモジュール制御部２４０は、システム制御部１４０からの上記の制御信号を受信すると、各蓄電モジュールの切替部２３０を制御して、切替部２３０に、各蓄電モジュールの蓄電部２１０と、蓄電システム１００の配線１０６とを電気的に切断させる。
これにより、蓄電システム１００が負荷装置１２と電気的に接続される前に、蓄電システム１００の配線１０６と、全ての蓄電モジュールの蓄電部２１０とが電気的に切断される。また、蓄電システム１００の起動時には、蓄電システム１００に含まれる全ての蓄電モジュールの蓄電部２１０と、蓄電システム１００の配線１０６とが電気的に切断されている。
この場合において、システム制御部１４０は、蓄電システム１００に含まれる１以上の蓄電モジュールのうち、予充電部１８２０を備える蓄電モジュールの少なくとも１つのモジュール制御部２４０に対して、予充電部１８２０のスイッチ１９３０をＯＮにすることを示す制御信号を送信してよい。システム制御部１４０は、予充電部１８２０を備える１以上の蓄電モジュールのうち、蓄電部２１０の電池電圧が最も小さい蓄電モジュールのモジュール制御部２４０に対して、予充電部１８２０のスイッチ１９３０をＯＮにすることを示す制御信号を送信してもよい。
システム制御部１４０からの上記の制御信号を受信したモジュール制御部２４０は、各蓄電モジュールのスイッチ１９３０を制御して、スイッチ１９３０をＯＮにする。これにより、切替部２３０が、配線１０６及び対応する蓄電部２１０を電気的に切断している場合であっても、スイッチ１９３０により、電流量制限部１９４０、電流方向制限部１９５０及び上記の蓄電部２１０と、配線１０６とが電気的に接続される。
そして、蓄電システム１００及び負荷装置１２が電気的に接続されると、比較的小さな電流により、負荷装置１２のキャパシタ１８０６の予充電が開始される。上記の予充電によりキャパシタ１８０６の端子間電圧が増加すると、蓄電システム１００に含まれる１以上の蓄電モジュールのうち、少なくとも１つの蓄電モジュールにおいて、切替部２３０の端子間電圧が上記の予め定められた条件を満足するようになる。その結果、上記の切替部２３０は、対応する蓄電部２１０と、配線１０６とを電気的に接続する。
上記の切替部２３０が、対応する蓄電部２１０と、配線１０６とを電気的に接続した場合、システム制御部１４０は、スイッチ１９３０がＯＮになっている予充電部１８２０を含む蓄電モジュールのモジュール制御部２４０に対して、上記のスイッチ１９３０をＯＦＦにすることを示す制御信号を送信してよい。システム制御部１４０からの上記の制御信号を受信したモジュール制御部２４０は、対応するスイッチ１９３０を制御して、スイッチ１９３０をＯＦＦにする。
なお、本実施形態においては、蓄電システム１００の接続端子１０２及び接続端子１０４が、負荷装置１２と物理的又は電気的に接続されていないと判定された場合に、システム制御部１４０が上記の制御信号を送信する場合を例として、蓄電システム１００の詳細が説明された。しかしながら、蓄電システム１００は本実施形態に限定されない。
他の実施形態において、システム制御部１４０は、蓄電システム１００の接続端子１０２及び接続端子１０４が、負荷装置１２と物理的に接続されていると判定された場合、又は、蓄電システム１００の接続端子１０２及び接続端子１０４が、負荷装置１２と電気的に接続され得ると判定された場合に、蓄電システム１００に含まれる１以上の蓄電モジュールのうち、予充電部１８２０を備える蓄電モジュールの少なくとも１つのモジュール制御部２４０に対して、予充電部１８２０のスイッチ１９３０をＯＮにすることを示す制御信号を送信してもよい。これにより、切替部２３０が、配線１０６及び対応する蓄電部２１０を電気的に切断している場合であっても、スイッチ１９３０により、電流量制限部１９４０、電流方向制限部１９５０及び上記の蓄電部２１０と、配線１０６とが電気的に接続される。
図２０は、予充電部１８２０の回路構成の一例を概略的に示す。図２０は、予充電部１８２０の一例を、切替部２３０及び蓄電部２１０とともに示す。本実施形態において、予充電部１８２０は、スイッチ１９３０と、固定抵抗２０４０と、ダイオード２０５０とを備える。本実施形態において、スイッチ１９３０、固定抵抗２０４０及びダイオード２０５０は直列に接続される。固定抵抗２０４０は、抵抗負荷として利用され得る。本実施形態において、ダイオード２０５０は、蓄電部２１０から配線１０６に向かう方向が、順方向となるように配される。固定抵抗２０４０は、電流量制限部の一例であってよい。ダイオード２０５０は、電流方向制限部の一例であってよい。
図２１は、予充電部１８２０の回路構成の一例を概略的に示す。図２１は、予充電部１８２０の一例を、切替部２３０及び蓄電部２１０とともに示す。本実施形態において、切替部２３０の一端は、正極端子１１２と接続される。切替部２３０の他端は、蓄電部２１０の一端と接続される。蓄電部２１０の他端は、負極端子１１４と接続される。
本実施形態において、予充電部１８２０は、スイッチ１９３０と、定電力回路２１４０と、ダイオード２０５０とを備える。本実施形態において、スイッチ１９３０、定電力回路２１４０及びダイオード２０５０は直列に接続される。定電力回路２１４０は、電流量制限部の一例であってよい。
本実施形態において、定電力回路２１４０は、トランジスタ２１５２と、固定抵抗２１５４と、乗算器２１６２と、固定抵抗２１６４と、固定抵抗２１７２と、可変抵抗２１７４とを備える。本実施形態において、ダイオード２０５０と、トランジスタ２１５２と、固定抵抗２１５４と、スイッチ１９３０とが直列に接続される。ダイオード２０５０と、固定抵抗２１７２と、可変抵抗２１７４と、スイッチ１９３０とが直列に接続される。ダイオード２０５０及びスイッチ１９３０の間において、トランジスタ２１５２及び固定抵抗２１５４と、固定抵抗２１７２及び可変抵抗２１７４が並列に接続される。
本実施形態において、ダイオード２０５０の一端は、蓄電部２１０の一端と接続される。ダイオード２０５０の他端は、トランジスタ２１５２のコレクタと接続される。トランジスタ２１５２のエミッタは、固定抵抗２１５４の一端と接続される。トランジスタ２１５２のベースは、固定抵抗２１６４の一端と接続される。固定抵抗２１５４の他端は、スイッチ１９３０の一端と接続される。スイッチ１９３０の他端は、正極端子１１２と接続される。
本実施形態において、ダイオード２０５０の一端は、固定抵抗２１７２の一端と接続される。固定抵抗２１７２の他端は、可変抵抗２１７４の一端と接続される。可変抵抗２１７４の他端は、スイッチ１９３０の一端と接続される。
本実施形態において、乗算器２１６２の一方の入力端子は、固定抵抗２１７２の他端及び可変抵抗２１７４の一端と接続される。乗算器２１６２の他方の入力端子は、トランジスタ２１５２のエミッタ及び固定抵抗２１５４の一端と接続される。乗算器２１６２の出力端子は、固定抵抗２１６４の他端と接続される。これにより、定電力回路２１４０は、定電力負荷として利用され得る。
図２２は、予充電部１８２０の回路構成の一例を概略的に示す。図２２は、予充電部１８２０の一例を、切替部２３０及び蓄電部２１０とともに示す。本実施形態において、切替部２３０の一端は、正極端子１１２と接続される。切替部２３０の他端は、蓄電部２１０の一端と接続される。蓄電部２１０の他端は、負極端子１１４と接続される。
本実施形態において、予充電部１８２０は、スイッチ１９３０と、定電流回路２２４０と、ダイオード２０５０とを備える。本実施形態において、スイッチ１９３０、定電流回路２２４０及びダイオード２０５０は直列に接続される。定電流回路２２４０は、電流量制限部の一例であってよい。
本実施形態において、定電流回路２２４０は、トランジスタ２１５２と、固定抵抗２１５４と、オペアンプ２２６２と、固定抵抗２１６４と、基準電圧回路２２７０とを備える。本実施形態において、ダイオード２０５０と、トランジスタ２１５２と、固定抵抗２１５４と、スイッチ１９３０とが直列に接続される。
本実施形態において、ダイオード２０５０の一端は、蓄電部２１０の一端と接続される。ダイオード２０５０の他端は、トランジスタ２１５２のコレクタと接続される。トランジスタ２１５２のエミッタは、固定抵抗２１５４の一端と接続される。トランジスタ２１５２のベースは、固定抵抗２１６４の一端と接続される。固定抵抗２１５４の他端は、スイッチ１９３０の一端と接続される。スイッチ１９３０の他端は、正極端子１１２と接続される。
本実施形態において、オペアンプ２２６２の非反転入力端子は、基準電圧回路２２７０の正極と接続される。基準電圧回路２２７０の負極は、スイッチ１９３０の一端及び固定抵抗２１５４の他端と接続される。オペアンプ２２６２の反転入力端子は、トランジスタ２１５２のエミッタ及び固定抵抗２１５４の一端と接続される。オペアンプ２２６２の出力端子は、固定抵抗２１６４の他端と接続される。これにより、定電流回路２２４０は、定電流負荷として利用され得る。
図２３は、予充電部１８２０の内部構成の一例を概略的に示す。図２１は、予充電部１８２０の一例を、切替部２３０及び蓄電部２１０とともに示す。本実施形態において、切替部２３０の一端は、正極端子１１２及び接続端子２３０２と接続される。切替部２３０の他端は、蓄電部２１０の一端及び接続端子２３０４と接続される。蓄電部２１０の他端は、負極端子１１４と接続される。
図２３に示される予充電部１８２０は、切替部２３０に対して着脱自在に構成されている点と、スイッチ１９３０を備えない点とにおいて、図１８～図２２に示される予充電部１８２０と相違する。上記の相違点以外の構成に関して、図２３に示される予充電部１８２０は、図１８～図２２に示される予充電部１８２０の対応する構成と同様の特徴を有してよい。また、他の実施形態において、図２３に示される予充電部１８２０は、図１８～図２２に示される予充電部１８２０と同様に、スイッチ１９３０を備えてもよい。
本実施形態において、予充電部１８２０は、電流量制限部１９４０と、電流方向制限部１９５０と、接続端子２３３２及び接続端子２３３４とを備える。接続端子２３３２、電流量制限部１９４０、電流方向制限部１９５０、及び、接続端子２３３４は、直接に接続される。接続端子２３３２は、接続端子２３０２と着脱自在に構成される。接続端子２３３４は、接続端子２３０４と着脱自在に構成される。接続端子２３３２及び接続端子２３３４は、接続部の一例であってよい。
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、請求の範囲の記載などから明らかである。
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。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 負荷装置、１４ 充電装置、５２ 信号、５４ 信号、８２ 信号、８６ 信号、８８ 信号、９２ 信号、９４ 信号、１００ 蓄電システム、１０２ 接続端子、１０４ 接続端子、１０６ 配線、１１０ 蓄電モジュール、１１２ 正極端子、１１４ 負極端子、１２０ 蓄電モジュール、１２２ 正極端子、１２４ 負極端子、１４０ システム制御部、２１０ 蓄電部、２１２ 正極端子、２１４ 負極端子、２２２ 蓄電セル、２２４ 蓄電セル、２３０ 切替部、２４０ モジュール制御部、２５０ 保護部、２６０ バランス補正部、３１０ 判定部、３２０ 受信部、３３０ 信号生成部、３４０ モジュール情報取得部、３５０ モジュール情報格納部、３６０ モジュール情報送信部、４１０ 状態管理部、４２０ モジュール選択部、４３０ 信号生成部、５１０ トランジスタ、５１２ 抵抗、５１４ 抵抗、５１６ ダイオード、５２０ トランジスタ、５２２ 抵抗、５２４ 抵抗、５２６ ダイオード、５３０ トランジスタ、５３２ 抵抗、５４０ トランジスタ、５４２ 抵抗、５５２ 抵抗、５５４ 抵抗、５６０ トランジスタ、５７０ キャパシタ、５７２ 抵抗、５８０ トランジスタ、５９２ スイッチ、５９４ スイッチ、６３０ 切替部、６３２ リレー、７１０ 蓄電モジュール、７３０ 切替部、８４２ 寄生ダイオード、８４４ 寄生ダイオード、８５２ 論理回路、８５４ 論理回路、９００ 蓄電システム、９０２ ダイオード、９０４ ダイオード、１０１０ 蓄電モジュール、１０２０ 電流検出素子、１０４０ モジュール制御部、１１２０ 電流監視部、１１２２ 電流検出部、１１２４ 方向決定部、１２６０ ＯＲ回路、１２７２ ＡＮＤ回路、１２７４ ＡＮＤ回路、１２８２ ＯＲ回路、１２８４ ＯＲ回路、１３１０ 抵抗、１４１０ 蓄電モジュール、１４３０ 電圧調整部、１５２２ トランジスタ、１５２４ 抵抗、１５４２ トランジスタ、１５４４ 抵抗、１５５２ ＡＮＤ回路、１５５４ ＡＮＤ回路、１６３０ 双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ、１７１０ 蓄電モジュール、１８０２ 負荷、１８０４ スイッチ、１８０６ キャパシタ、１８１０ 蓄電モジュール、１８２０ 予充電部、１９３０ スイッチ、１９４０ 電流量制限部、１９５０ 電流方向制限部、２０４０ 固定抵抗、２０５０ ダイオード、２１４０ 定電力回路、２１５２ トランジスタ、２１５４ 固定抵抗、２１６２ 乗算器、２１６４ 固定抵抗、２１７２ 固定抵抗、２１７４ 可変抵抗、２２４０ 定電流回路、２２６２ オペアンプ、２２７０ 基準電圧回路、２３０２ 接続端子、２３０４ 接続端子、２３３２ 接続端子、２３３４ 接続端子

Claims (10)

  1. 他の電力供給装置と並列接続可能に構成された蓄電装置の蓄電部と、前記蓄電装置及び前記他の電力供給装置を電気的に接続する配線との間に配され、前記配線及び前記蓄電部の電気的な接続関係を切り替える切替部と、
    前記配線及び前記蓄電部の間において前記切替部と並列に接続され、前記切替部よりも大きな抵抗を有し、前記蓄電部から前記配線に向かう方向に電流を通過させ、前記配線から前記蓄電部に向かう方向に電流が通過することを抑制する制限部と、
    前記切替部を制御する切替制御部と、
    前記制限部を制御する制限制御部と、
    を備え、
    前記制限部は、
    前記制限部を流れる電流の電流量を制限する電流量制限部と、
    前記電流量制限部と直列に接続され、前記蓄電部から前記配線に向かう方向に電流を通過させ、前記配線から前記蓄電部に向かう方向に電流を通過させない電流方向制限部と、
    前記電流量制限部及び前記電流方向制限部と直列に接続され、前記電流量制限部、前記電流方向制限部及び前記蓄電部と、前記配線とを電気的に接続する接続部と、
    を有し、
    前記切替制御部は、
    （ｉ）前記切替部の端子間電圧が予め定められた条件を満足する場合に、前記切替部が前記配線及び前記蓄電部を電気的に接続し、（ｉｉ）前記切替部の端子間電圧が前記予め定められた条件を満足しない場合に、前記切替部が前記配線及び前記蓄電部を電気的に切断するように、前記切替部を制御し、
    前記制限制御部は、前記切替部が前記配線及び前記蓄電部を電気的に切断している場合に、前記接続部が、前記電流量制限部、前記電流方向制限部及び前記蓄電部と、前記配線とを電気的に接続するように、前記接続部を制御する、
    蓄電システム。
  2. 前記電流量制限部は、固定抵抗、可変抵抗、定電流回路、及び、定電力回路の少なくとも１つを有する、
    請求項１に記載の蓄電システム。
  3. 他の電力供給装置と並列接続可能に構成された蓄電装置の蓄電部と、前記蓄電装置及び前記他の電力供給装置を電気的に接続する配線との間に配され、前記配線及び前記蓄電部の電気的な接続関係を切り替える切替部と、
    前記配線及び前記蓄電部の間において前記切替部と並列に接続され、前記切替部よりも大きな抵抗を有し、前記蓄電部から前記配線に向かう方向に電流を通過させ、前記配線から前記蓄電部に向かう方向に電流が通過することを抑制する制限部と、
    を備え、
    前記制限部は、
    前記制限部を流れる電流の電流量を制限する電流量制限部と、
    前記電流量制限部と直列に接続され、前記蓄電部から前記配線に向かう方向に電流を通過させ、前記配線から前記蓄電部に向かう方向に電流を通過させない電流方向制限部と、
    を有し、
    前記電流量制限部は、定電流回路、及び、定電力回路の少なくとも１つを有する、
    蓄電システム。
  4. 前記制限部は、前記電流量制限部及び前記電流方向制限部と直列に接続され、前記電流量制限部、前記電流方向制限部及び前記蓄電部と、前記配線とを電気的に接続する接続部をさらに有する、
    請求項３に記載の蓄電システム。
  5. 前記制限制御部は、前記切替部が前記配線及び前記蓄電部を電気的に接続した後、前記接続部が、前記電流量制限部、前記電流方向制限部及び前記蓄電部と、前記配線とを電気的に切断するように、前記接続部を制御する、
    請求項１又は２に記載の蓄電システム。
  6. 前記制限部を制御する制限制御部をさらに備え、
    前記制限制御部は、前記蓄電システムが前記蓄電システムの外部の負荷装置と物理的又は電気的に接続されている場合、又は、前記蓄電システムが前記蓄電システムの外部の負荷装置と電気的に接続される前に、前記接続部が、前記電流量制限部、前記電流方向制限部及び前記蓄電部と、前記配線とを電気的に接続するように、前記接続部を制御する、
    請求項４に記載の蓄電システム。
  7. 蓄電システムであって、
    他の電力供給装置と並列接続可能に構成された蓄電装置の蓄電部と、前記蓄電装置及び前記他の電力供給装置を電気的に接続する配線との間に配され、前記配線及び前記蓄電部の電気的な接続関係を切り替える切替部と、
    前記配線及び前記蓄電部の間において前記切替部と並列に接続され、前記切替部よりも大きな抵抗を有し、前記蓄電部から前記配線に向かう方向に電流を通過させ、前記配線から前記蓄電部に向かう方向に電流が通過することを抑制する制限部と、
    前記制限部を制御する制限制御部と、
    を備え、
    前記制限部は、前記蓄電部と前記配線とを電気的に接続する接続部を有し、
    前記他の電力供給装置は、蓄電装置を備え、
    前記制限制御部は、前記蓄電システムが前記蓄電システムの外部の負荷装置と電気的に接続される前に前記負荷装置が備える容量性負荷を充電するために、前記蓄電部の電圧が前記他の電力供給装置が備える蓄電装置の蓄電部電圧より小さいことを条件として、前記接続部が前記蓄電部と前記配線とを電気的に接続するように、前記接続部を制御する
    蓄電システム。
  8. 前記切替部を制御する切替制御部をさらに備え、
    前記切替制御部は、前記蓄電システムが、前記蓄電システムの外部の負荷装置と電気的に接続される前に、前記切替部が前記配線及び前記蓄電部を電気的に切断するように、前記切替部を制御する、
    請求項６又は７に記載の蓄電システム。
  9. 前記制限部は、前記切替部の一端及び他端と、着脱自在に構成される、
    請求項１から請求項８までの何れか一項に記載の蓄電システム。
  10. 前記蓄電装置が、
    前記切替部及び前記制限部を備え、
    前記配線と、着脱自在に構成される、
    請求項１から請求項９までの何れか一項に記載の蓄電システム。
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