(57)【要約】【課題】蓄電モジュールの負極電位が電圧ドロップしても正の電位を保つ。【解決手段】充放電装置１００Ａは、充放電制御部１０４Ａ、モジュール情報受信部１０１Ａ、判定部１０２Ａ、ＳＯＣ制御部１０３Ａを備える。充放電制御部１０４Ａは、セルを含むキャパシタモジュール１０−１〜１０−３をセル１１のＳＯＣ（State  Of  Charge）の使用範囲で充放電する。モジュール情報受信部１０１Ａは、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３から温度を受信する。判定部１０２Ａは、モジュール情報受信部１０１Ａにより受信された温度が所定温度閾値以下であるか否かを判定する。ＳＯＣ制御部１０３Ａは、判定部１０２Ａにより温度が所定温度閾値以下であると判定された場合に、ＳＯＣの使用範囲を第１の範囲から所定レベルだけ下げた第２の範囲へ変更する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電セルを含む蓄電モジュールを該蓄電セルのＳＯＣ（State  Of  Charge）の使用範囲で充放電する充放電制御部と、
前記蓄電モジュールから温度を受信する受信部と、
前記受信部により受信された温度が所定温度閾値以下であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部により前記温度が所定温度閾値以下であると判定された場合に、前記ＳＯＣの使用範囲を第１の範囲から所定レベルだけ下げた第２の範囲へ変更する変更制御部と
を備えたことを特徴とする充放電装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記蓄電モジュールの充電時に、前記受信部により受信された温度が所定温度閾値以下であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の充放電装置。
【請求項３】
前記変更制御部は、前記判定部により前記温度が所定温度閾値より大であると判定された際に、前記ＳＯＣの使用範囲が前記第２の範囲へと変更されている場合に、前記ＳＯＣの使用範囲を前記第２の範囲から前記第１の範囲へ変更する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の充放電装置。
【請求項４】
前記変更制御部は、前記ＳＯＣの使用範囲を前記第１の範囲から前記第２の範囲へ下げる際に、前記ＳＯＣの使用範囲のマージンを、第１のマージンから、該第１のマージンよりも大きい第２のマージンへ変更する
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の充放電装置。
【請求項５】
前記温度は、前記蓄電セル又は前記蓄電モジュールの温度である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の充放電装置。
【請求項６】
前記受信部は、複数の前記蓄電モジュールから各蓄電モジュールの温度を受信し、
前記判定部は、前記受信部により受信された温度のうちの最低温度が前記所定温度閾値以下であるか否かを判定し、
前記変更制御部は、前記判定部により前記最低温度が前記所定温度閾値以下であると判定された場合に、前記ＳＯＣの使用範囲を前記第１の範囲から前記第２の範囲へ変更する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の充放電装置。
【請求項７】
蓄電セルと、
前記蓄電セルの温度を監視する温度監視部と、
前記温度監視部により監視される温度を、請求項１〜６のいずれか１つに記載の充放電装置へ送信する送信部と
を備えたことを特徴とする蓄電モジュール。
【請求項８】
充放電装置が行う、蓄電セルを含む蓄電モジュールの充放電制御方法であって、
前記蓄電モジュールから温度を受信し、
受信した温度が所定温度閾値以下であるか否かを判定し、
前記温度が所定温度閾値以下であると判定した場合に、前記蓄電モジュールを充放電する際の前記蓄電セルのＳＯＣ（State  Of  Charge）の使用範囲を、第１の範囲から所定レベルだけ下げた第２の範囲へ変更する
を含んだことを特徴とする充放電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電装置、蓄電モジュール及び充放電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばリチウムイオンを用いる二次電池として、リチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、一般的に、低温域で容量が低下する傾向がある。低温域で、リチウムイオン二次電池の容量を確保するために充電状態（以下ＳＯＣ（State  Of  Charge）と記載する）を上げると、リチウムが析出し、析出したリチウムにより正負極間の内部短絡を発生させるなどして、バッテリーとしての信頼性が損なわれる。
【０００３】
そこで、例えば、低温域における充電の際にＳＯＣを下げることにより、リチウムが析出することを防止する、リチウムイオン二次電池の充電制御方法が提案されている。かかる従来技術によれば、リチウムイオン二次電池の信頼性を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−００９５９４号公報
【特許文献２】特許第５０９４８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、太陽光などの自然エネルギー発電装置、瞬低装置、スマートグリッドなどを含む電力インフラのバックグラウンドや、電動機を動力源にもつ自動車、建設機械、電車などの補助電源として、リチウムイオンキャパシタの存在が欠かせないものとなってきている。チウムイオンキャパシタは、電気二重層の正極と、リチウムイオン二次電池の負極とを組合せ、セル電圧と、蓄電可能なエネルギー密度とを向上させたものである。
【０００６】
例えばリチウムイオンキャパシタは、静電容量を増大させるため、リチウムプレドープ技術を用いて負極電位を対リチウム電位より低い正の電位（例えば０．０５〜０．６［Ｖ］）にしている。この状態でリチウムイオンキャパシタの充電を行うと、リチウムイオンキャパシタの各セルの内部で、内部抵抗と充電電流との積による電圧降下が発生する。そして、電圧降下により、負極電位が電圧ドロップし、負の電位となると、リチウムが析出する。この現象は、低温時において、リチウムイオンキャパシタの各セルの内部抵抗が大きくなり、内部の電圧降下が大きくなる場合に、顕著となる。リチウムイオンキャパシタは、リチウムが析出すると、劣化して静電容量が低下するという不都合を生じる。
【０００７】
本願の開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、蓄電モジュールの負極電位が電圧ドロップしても、負極電位を正の電位に保つことができる充放電装置、蓄電モジュール及び充放電制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の開示の技術は、例えば、充放電装置が、充放電制御部、受信部、判定部、変更制御部を備える。充放電制御部は、蓄電セルを含む蓄電モジュールを蓄電セルのＳＯＣ（State  Of  Charge）の使用範囲で充放電する。受信部は、蓄電モジュールから温度を受信する。判定部は、受信部により受信された温度が所定温度閾値以下であるか否かを判定する。変更制御部は、判定部により温度が所定温度閾値以下であると判定された場合に、ＳＯＣの使用範囲を第１の範囲から所定レベルだけ下げた第２の範囲へ変更する。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、例えば、蓄電モジュールの負極電位が電圧ドロップしても、負極電位を正の電位に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、リチウムイオンキャパシタモジュールのセルにおける正極および負極の電位と、セル電圧との関係の一例を示す図である。
【図２】図２は、リチウムイオンキャパシタモジュールのセルにおける負極電位の電圧ドロップにより負極電位が負の電位となる一例を示す図である。
【図３】図３は、リチウムイオンキャパシタモジュールのセルにおける負極電位の電圧ドロップによっても負極電位が負の電位とはならない一例を示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係る充放電システムの一例を示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係るキャパシタモジュールの一例を示す図である。
【図６】図６は、実施形態に係るキャパシタモジュールにおけるセル監視処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、実施形態に係る充放電装置におけるＳＯＣ制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、実施形態の変形例に係る、キャパシタモジュールを並列接続した充放電システムの一例を示す図である。
【図９】図９は、実施形態の変形例に係る、キャパシタモジュールを並列接続した充放電システムの充放電装置におけるＳＯＣ制御処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本願が開示する技術に係る実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の実施形態は、蓄電モジュールとして、リチウムイオンキャパシタモジュールを一例として説明するが、これに限定されるものではない。また、以下に示す実施形態および変形例は、矛盾しない範囲で適宜組合せてもよい。
【００１２】
［実施形態］
以下の実施形態の説明に先立ち、実施形態の概要について説明する。
【００１３】
（セルにおける正極および負極の電位と、セル電圧との関係）
図１は、リチウムイオンキャパシタモジュールのセルにおける正極および負極の電位と、セル電圧との関係の一例を示す図である。図１に示すように、例えば、リチウムイオンキャパシタモジュールの各セルの正極の対リチウム電位は、セルの充電方向で増加する、所定の１次関数で表される。また、各セルの負極の対リチウム電位は、例えば、セルの充電方向で減少して０［Ｖ］に漸近し、電荷量０のとき３［Ｖ］である、反比例曲線のような所定の関数で表される。これら所定の１次関数および所定の関数は、リチウムイオンキャパシタモジュールのセルの設計特性として、予め定められており、既知である。
【００１４】
そして、例えば、リチウムイオンキャパシタモジュールの各セルは、正極と負極との間の電圧が２．２［Ｖ］となる充電量Ｃ１のときをＳＯＣ（State  Of  Charge）＝０［％］、電圧が３．８［Ｖ］となる充電量Ｃ２のときをＳＯＣ＝１００［％］として、ＳＯＣが０〜１００［％］の間で充放電が繰り返されることになる。
【００１５】
（セルにおける負極電位の電圧ドロップ）
図２は、リチウムイオンキャパシタモジュールのセルにおける負極電位の電圧ドロップにより負極電位が負の電位となる一例を示す図である。セルまたはセル雰囲気の温度が所定温度閾値（例えば０［℃］）以下である場合に、充電の際に、リチウムプレドープされた負極電位は、セルの内部で、内部抵抗と充電電流との積による電圧降下によって、電圧ドロップする。図２では、一例として、充電量Ｃ１のときをＳＯＣ＝０［％］、充電量Ｃ２のときをＳＯＣ＝１００［％］、充電量Ｃ３（Ｃ１＜Ｃ３＜Ｃ２）のときを電圧ドロップにより負極電位が負となるＳＯＣの下限とする。すなわち、図２は、充電の際に、ＳＯＣが、充電量Ｃ３に相当するＳＯＣ［％］より大、１００［％］以下の区間で電圧ドロップにより負極電位が負の電位となることを示す。
【００１６】
そして、図２に示す状況でセルの充電を行うと、充電量Ｃ３に相当するＳＯＣ［％］を超えると、負極電位が負となり、リチウムイオンキャパシタモジュールの各セルにおいてリチウムが析出する。リチウムの析出は、リチウムイオンキャパシタモジュールの容量低下などの劣化を招くという不都合を生じる。なお、図２示す状況でも、放電の場合は、負極電位は増加する方向であるので負極電位が負となる状況が解消される方向へ向かうか、そもそも負極電位が負となる状況が発生しないかのいずれかである。
【００１７】
（実施形態の概略）
図３は、リチウムイオンキャパシタモジュールのセルにおける負極電位の電圧ドロップによっても負極電位が負の電位とはならない一例を示す図である。図３では、一例として、充電量Ｃ１のときをＳＯＣ＝０［％］、充電量Ｃ２のときをＳＯＣ＝１００［％］、充電量Ｃ４（Ｃ１＜Ｃ４＜Ｃ２、ただしＣ４＜Ｃ３（図２参照））のときを電圧ドロップしても負極電位が負とならないＳＯＣの上限とする。すなわち、図３は、０［％］以上、充電量Ｃ４に相当するＳＯＣ［％］以下の区間で電圧ドロップしても負極電位が負の電位とはならないことを示す。
【００１８】
よって、例えばセルまたはセル雰囲気の温度が所定温度閾値以下である場合に、図３に示すＳＯＣ＝０［％］〜充電量Ｃ４に相当するＳＯＣ［％］の範囲で充電を行うと、電圧ドロップが発生せず、負極電位は負とはならない。よって、例えばセルまたはセル雰囲気の温度が所定温度閾値以下である場合であっても、リチウムイオンキャパシタモジュールの各セルにおいてリチウムが析出することはなく、リチウムイオンキャパシタモジュールの容量低下などの劣化を招くという不都合も生じない。
【００１９】
このように、実施形態では、例えばセルまたはセル雰囲気の温度が所定温度閾値（例えば０［℃］）以下である場合に、ＳＯＣの使用範囲を、電圧ドロップによって負極電位が負となる範囲を除外した、電圧ドロップによっても負極電位が負とならない範囲へと変更制御することにより、例えば充電時において負極電位が負の電位となってリチウムが析出することによるリチウムイオンキャパシタモジュールの劣化を低減する。なお、セルまたはセル雰囲気の温度を判定するための所定温度閾値（例えば０［℃］）と、充電を行う際に電圧ドロップによっても負極電位が負となるＳＯＣの範囲および負とならないＳＯＣの範囲とは、リチウムイオンキャパシタの要求性能や実性能に応じて適切に定められる値である。
【００２０】
（実施形態に係る充放電システム）
図４は、実施形態に係る充放電システムの一例を示す図である。実施形態に係る充放電システム１Ａは、直列接続されたリチウムイオンキャパシタモジュールであるキャパシタモジュール１０−１〜１０−３、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３の最上電位および最下位電位と接続され、図示しない外部の電源または負荷から供給される電気エネルギーをキャパシタモジュール１０−１〜１０−３に充電すると共に、図示しない外部の負荷に対してキャパシタモジュール１０−１〜１０−３が放電する電気エネルギーを供給する充放電装置１００Ａを含む。なお、充放電システム１Ａが含むキャパシタモジュール１０−１〜１０−３を総称する場合にはキャパシタモジュール１０とし、キャパシタモジュール１０の数は３つに限られるものではない。
【００２１】
充放電装置１００Ａは、マイクロコンピュータなどの処理装置であり、モジュール情報受信部１０１Ａ、判定部１０２Ａ、ＳＯＣ（State  Of  Charge）制御部１０３Ａ、充放電制御部１０４Ａを有する。
【００２２】
モジュール情報受信部１０１Ａは、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３それぞれから、セル電圧、セル温度、セルのＳＯＣ情報を含むモジュール情報を受信する。ここでのセル温度は、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３の各セル自体の温度である。判定部１０２Ａは、モジュール情報受信部１０１Ａにより受信されたキャパシタモジュール１０−１〜１０−３それぞれのセル温度を所定温度閾値（例えば０℃）と比較し、少なくとも１つのキャパシタモジュール１０のセル温度が所定温度閾値以下であるか否かを判定する。
【００２３】
ＳＯＣ制御部１０３Ａは、判定部１０２Ａによりキャパシタモジュール１０のセル温度が所定温度閾値以下であると判定された場合には、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３のセルのＳＯＣを所定量だけ下げる制御を行う。例えば、ＳＯＣ制御部１０３Ａは、少なくとも１つのキャパシタモジュール１０のセル温度が所定温度閾値以下であり、かつ、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３のセルのＳＯＣが下げられていない場合に、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３のセルのＳＯＣを所定量Ｃ［％］だけ一律に下げる制御を行う。
【００２４】
なお、所定量Ｃ［％］は、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３のセル温度が所定温度閾値以下である場合に、充電の際に負極電位が電圧ドロップして負となるセルのＳＯＣの範囲を除外する値である。例えば、ＳＯＣ制御部１０３Ａは、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３のセル温度が所定温度閾値以下の場合に、充電の際に負極電位が電圧ドロップして負となるセルのＳＯＣの範囲が８０〜１００［％］であると、所定量Ｃ＝２０［％］として、セルのＳＯＣの上限を１００［％］から８０［％］へ下げて、セルのＳＯＣの範囲を０〜８０［％］とする。
【００２５】
さらに、ＳＯＣ制御部１０３Ａは、セルのＳＯＣを下げる際に、セルのＳＯＣの範囲に持たせるマージンｍ［％］について、マージンｍ１からマージンｍ１よりも大きいマージンｍ２［％］へ変更する。例えば、ＳＯＣ制御部１０３Ａは、セルのＳＯＣの範囲が０〜１００［％］である場合には、範囲の上限および下限について±ｍ１［％］のマージンを持たせているとする。そして、ＳＯＣ制御部１０３Ａは、例えばセルのＳＯＣを０〜８０［％］へ下げる際に、マージンをより大きいマージンｍ２へ変更し、セルのＳＯＣの０〜８０［％］の範囲に対して、範囲の上限および下限について±ｍ２［％］のマージンを持たせるようにする。このようにすることで、セルのＳＯＣの範囲の縮小に伴うキャパシタモジュール１０−１〜１０−３の充電量の減少を緩和することができる。
【００２６】
また、ＳＯＣ制御部１０３Ａは、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３のセルのＳＯＣを所定量Ｃ［％］だけ下げている状態であって、判定部１０２Ａにより全てのキャパシタモジュール１０の温度が所定温度閾値より大であると判定された場合には、セルのＳＯＣを上げる制御を行う。例えば、ＳＯＣ制御部１０３Ａは、全てのキャパシタモジュール１０の温度が所定温度閾値より大であって、かつ、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３のセルのＳＯＣが下げられている場合に、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３のセルのＳＯＣを所定量Ｃ［％］だけ一律に上げる制御を行う。
【００２７】
例えば、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３のセルのＳＯＣの範囲が０〜８０［％］へ下げられている状態であって、全てのキャパシタモジュール１０−１〜１０−３のセル温度が所定温度閾値より大である場合に、セルのＳＯＣの上限を８０［％］から１００［％］へ所定量Ｃ＝２０［％］だけ上げて、セル１１のＳＯＣの範囲を０〜１００［％］とする。
【００２８】
さらに、ＳＯＣ制御部１０３Ａは、セル１１のＳＯＣを上げる際に、セル１１のＳＯＣの範囲に持たせるマージンｍ［％］について、マージンｍ２からマージンｍ２よりも小さいマージンｍ１へ変更する。例えば、ＳＯＣ制御部１０３Ａは、セル１１のＳＯＣの範囲が０〜８０［％］である場合には、範囲の上限および下限について±ｍ２［％］のマージンを持たせているとする。そして、ＳＯＣ制御部１０３Ａは、例えばセル１１のＳＯＣを０〜１００［％］へ上げる際に、マージンをより小さいマージンｍ１へ変更し、セル１１のＳＯＣの０〜１００［％］の範囲に対して、範囲の上限および下限について±ｍ１［％］のマージンを持たせるようにする。このようにすることで、セル１１のＳＯＣの範囲の拡大または回復に伴って、セル１１のＳＯＣの範囲のマージンを元の値へと戻すことになる。
【００２９】
また、ＳＯＣ制御部１０３Ａは、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３のセル１１のＳＯＣの範囲が下げられていない状態であって、判定部１０２Ａにより全てのキャパシタモジュール１０の温度が所定温度閾値より大であると判定された場合には、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３の現在のセル１１のＳＯＣの範囲を維持する制御を行う。また、ＳＯＣ制御部１０３Ａは、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３のセル１１のＳＯＣの範囲が下げられている状態であって、判定部１０２Ａにより少なくとも１つのキャパシタモジュール１０の温度が所定温度閾値以下であると判定された場合には、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３の現在のセル１１のＳＯＣの範囲を維持する制御を行う。
【００３０】
充放電制御部１０４Ａは、ＳＯＣ制御部１０３Ａにより制御されている現在のセル１１のＳＯＣの範囲に基づいてキャパシタモジュール１０−１〜１０−３を充放電する。例えば、充放電制御部１０４Ａは、ＳＯＣ制御部１０３Ａにより制御されている現在のセル１１のＳＯＣの範囲が０〜８０［％］である場合には、セル１１のＳＯＣが０〜８０［％］の範囲でキャパシタモジュール１０−１〜１０−３を充放電する。
【００３１】
（実施形態に係るキャパシタモジュール）
図５は、実施形態に係るキャパシタモジュールの一例を示す図である。実施形態に係るキャパシタモジュール１０は、直列接続されたリチウムイオンキャパシタのセル１１−１〜１１−３、セル１１−１〜１１−３の最上電位および最下位電位と接続され、セル１１−１〜１１−３を監視してモジュール情報を充放電装置１００Ａへ送信する制御部１２を含む。なお、キャパシタモジュール１０が含むセル１１−１〜１１−３を総称する場合にはセル１１とし、セル１１の数は３つに限られるものではない。
【００３２】
制御部１２は、マイクロコンピュータなどの処理装置であり、電圧監視部１２ａ、温度監視部１２ｂ、ＳＯＣ監視部１２ｃ、モジュール情報送信部１２ｄを有する。
【００３３】
電圧監視部１２ａは、セル１１−１〜１１−３の各電圧を監視する。温度監視部１２ｂは、セル１１−１〜１１−３自体の各温度を監視する。ＳＯＣ監視部１２ｃは、セル１１−１〜１１−３の各ＳＯＣを監視する。モジュール情報送信部１２ｄは、電圧監視部１２ａにより監視される電圧、温度監視部１２ｂにより監視される温度、ＳＯＣ監視部１２ｃにより監視されるセル１１のＳＯＣを、モジュール情報として充放電装置１００Ａへ送信する。
【００３４】
（実施形態に係るセル監視処理）
図６は、実施形態に係るキャパシタモジュールにおけるセル監視処理の一例を示すフローチャートである。実施形態に係るセル監視処理は、所定周期で起動される。先ず、制御部１２（電圧監視部１２ａ、温度監視部１２ｂ、ＳＯＣ監視部１２ｃ）は、セル１１−１〜１１−３の電圧、温度、ＳＯＣを監視し、取得する（ステップＳ１１）。次に、モジュール情報送信部１２ｄは、ステップＳ１１で取得した電圧、温度、ＳＯＣを含むモジュール情報を、充放電装置１００Ａへ送信する（ステップＳ１２）。制御部１２は、ステップＳ１２が終了すると、セル監視処理を終了する。
【００３５】
（実施形態に係るＳＯＣ制御処理）
図７は、実施形態に係る充放電装置におけるＳＯＣ制御処理の一例を示すフローチャートである。実施形態に係るＳＯＣ制御処理は、充放電装置１００Ａがいずれかのキャパシタモジュール１０からモジュール情報を受信したときに起動する。
【００３６】
先ず、充放電装置１００Ａのモジュール情報受信部１０１Ａは、いずれかのキャパシタモジュール１０からモジュール情報を受信する（ステップＳ２１）。次に、判定部１０２Ａは、ＳＯＣ制御処理起動から所定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ２２）。なお、ステップＳ２２は、全てのキャパシタモジュール１０からモジュール情報を受信するための待ち合わせる処理である。
【００３７】
判定部１０２Ａは、ＳＯＣ制御処理起動から所定時間経過した場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２３へ処理を移し、ＳＯＣ制御処理起動から所定時間経過していない場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、ステップＳ２１を繰り返す。
【００３８】
ステップＳ２３では、判定部１０２Ａは、ステップＳ２１で受信した温度のうち、最も低い温度が所定温度閾値（例えば０［℃］）以下であるか否かを判定する。判定部１０２Ａは、ステップＳ２１で受信した温度のうち、最も低い温度が所定温度閾値以下である場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、ステップＳ２４へ処理を移し、ステップＳ２１で受信した温度のうち、全ての温度が所定温度閾値より大である場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、ステップＳ２７へ処理を移す。ステップＳ２３で、最も低い温度が所定温度閾値以下であるか否かを判定するのは、複数のキャパシタモジュール１０から受信した温度のうち１つでも所定温度閾値以下であれば全部のキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣを下げることにより、より厳しく温度判定を行って、キャパシタモジュール１０の劣化を未然に防ぐ趣旨である。
【００３９】
ステップＳ２４では、判定部１０２Ａは、既にセル１１のＳＯＣが下げられているか否かを判定する。判定部１０２Ａは、既にセル１１のＳＯＣが下げられている場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、本実施形態に係るＳＯＣ制御処理を終了し、セル１１のＳＯＣが下げられていない場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、ステップＳ２５へ処理を移す。ステップＳ２５では、ＳＯＣ制御部１０３Ａは、キャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣを所定量Ｃ［％］だけ下げる。次に、ＳＯＣ制御部１０３Ａは、キャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣのマージンを拡大する（ステップＳ２６）。
【００４０】
一方、ステップＳ２７では、判定部１０２Ａは、既にセル１１のＳＯＣが下げられているか否かを判定する。判定部１０２Ａは、既にセル１１のＳＯＣが下げられている場合（ステップＳ２７：Ｙｅｓ）、ステップＳ２８へ処理を移し、セル１１のＳＯＣが下げられていない場合（ステップＳ２７：Ｎｏ）、本実施形態に係るＳＯＣ制御処理を終了する。ステップＳ２８では、ＳＯＣ制御部１０３Ａは、キャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣを所定量Ｃ［％］だけ上げる。次に、ＳＯＣ制御部１０３Ａは、セル１１のＳＯＣのマージンを縮小する（ステップＳ２９）。
【００４１】
ステップＳ２６またはステップＳ２９が終了すると、充放電装置１００Ａは、本実施形態に係るＳＯＣ制御処理を終了する。
【００４２】
以上の実施形態によれば、直列に接続したリチウムイオンキャパシタモジュールのセル１１の温度が所定温度閾値よりも低い場合に、セル１１のＳＯＣを、充電の際に電圧ドロップが発生してもセル１１の負極電位が負にならないように、セル１１のＳＯＣを下げる。よって、リチウムイオンキャパシタモジュールのセル１１においてリチウムの析出を回避し、リチウムイオンキャパシタモジュールの容量低下などの劣化を防止できる。
【００４３】
（実施形態の変形例）
（１）セルの温度
上述の実施形態では、キャパシタモジュール１０が充放電装置１００Ａへ送信するセル１１の温度は、各セル１１自体の温度としたが、これに限らず、各セル１１の温度のうちの最低温度、セル１１の雰囲気の温度、セル１１を含むキャパシタモジュール１０の温度、セル１１の外気温など、セル１１の性能に影響を与える温度であれば、いずれの温度でも採用できる。そして、セル１１の温度を判定する所定温度閾値は、採用した温度の種別に応じて適宜定められる。
【００４４】
（２）充電時のみにおけるＳＯＣの変更
上述の実施形態では、キャパシタモジュール１０のセル１１の温度が所定温度閾値よりも低い場合には、充電時かどうかに関わらずＳＯＣ制御処理におけるＳＯＣの変更を行うとしたが、これに限らず、充電時のみ行うとしてもよい。これは、充電時には、充電の進行に伴って負極電位が減少すると共に、内部抵抗により充電時に発生する電圧降下によって負極電位が電圧ドロップすることにより、負極電位が負となる一方、放電時には、放電の進行に伴って負極電位は増加すると共に、内部抵抗により放電時に発生する電圧上昇によって、負極電位が上昇し、負極電位が負とはならないことから、リチウム析出などの不都合が発生しないことによる。よって、充電時のみＳＯＣの変更を行うことで、処理を効率化することができる。
【００４５】
（３）ＳＯＣの範囲の変更
上述の実施形態では、ＳＯＣの範囲の変更は、その上限を変更することを例に説明したが、これに限られず、その上限および下限を変更するとしてもよい。すなわち、充電の際に負極電位が電圧ドロップにより負の電圧になる範囲を含む第１のＳＯＣの範囲から、充電の際に負極電位が電圧ドロップによって負の電圧になる範囲を除外した第２のＳＯＣの範囲へ変更するとしてもよい。充電の際に負極電位が電圧ドロップにより負の電圧になる所定範囲は、リチウムイオンキャパシタモジュール１０のセル１１のより高い充電量に該当することから、第１のＳＯＣの範囲からこの所定範囲を除外した第２のＳＯＣの範囲は、第１のＳＯＣの範囲よりも所定レベルだけ下げたＳＯＣの使用範囲といえる。
【００４６】
（４）ＳＯＣの範囲の段階的な変更
上述の実施形態では、ＳＯＣの範囲の変更は、所定量Ｃ［％］の１段階だけ行うとしたが、これに限らず、複数段階に分けてＳＯＣの範囲の変更を行ってもよい。例えば、所定温度閾値を第１の所定温度閾値と、第１の所定温度閾値よりも低い第２の所定温度閾値との２段階とする。そして、セル温度が第１の所定温度閾値以下かつ第２の所定温度閾値より大のとき、ＳＯＣをＣ１［％］だけ下げる。そして、セル温度が第２の所定温度閾値以下となったとき、ＳＯＣをさらにＣ２［％］だけ下げる。そして、ＳＯＣがＣ１＋Ｃ２［％］だけ下げられた状態で、セル温度が第２の所定温度閾値より大かつ第１の所定温度閾値以下のとき、ＳＯＣをＣ２［％］だけ上げる。さらに、ＳＯＣがＣ１［％］だけ下げられた状態で、セル温度が第１の所定温度閾値より大のとき、ＳＯＣをＣ１［％］だけ上げる。このように、ＳＯＣの範囲の変更を、２以上の複数段階に分けて細かくＳＯＣを制御することで、キャパシタモジュール１１のよりいっそうの劣化低減を図ることができる。
【００４７】
（５）ＳＯＣ制御処理におけるＳＯＣの制御単位
上述の実施形態では、ＳＯＣの制御を、キャパシタモジュール１０の全てのセル１１で一律に行うとしたが、これに限らず、個々のセル１１の電圧、個々のセル１１の温度、個々のセル１１のＳＯＣに応じて、セル１１毎に、あるいは、キャパシタモジュール１０毎に、ＳＯＣを制御するとしてもよい。これにより、個々のセル１１の状態、あるいは、個々のキャパシタモジュール１０の状態に合わせて、きめ細かくＳＯＣを制御して、キャパシタモジュール１０の劣化を抑制することができる。
【００４８】
（６）キャパシタモジュールの並列接続
（実施形態の変形例に係る充放電システム）
図８は、実施形態の変形例に係る、キャパシタモジュールを並列接続した充放電システムの一例を示す図である。以下、実施形態の変形例に係る、キャパシタモジュール１０を並列接続した充放電システム１Ｂについて説明する。上述の実施形態では、図４に示すように、キャパシタモジュール１０を直列接続した充放電システム１Ａを例に説明したが、これに限らず、図８に示すように、キャパシタモジュール１０を並列接続した充放電システム１Ｂであってもよい。
【００４９】
実施形態の変形例に係る充放電システム１Ｂは、リチウムイオンキャパシタモジュールであるキャパシタモジュール１０−１〜１０−３が並列接続され、キャパシタモジュール１０−１〜１０−３の最上電位および最下位電位と接続され、図示しない外部の電源または負荷から供給される電気エネルギーをキャパシタモジュール１０−１〜１０−３に充電する共に、図示しない外部の負荷に対してキャパシタモジュール１０−１〜１０−３が放電する電気エネルギーを供給する充放電装置１００Ｂを含む。
【００５０】
充放電装置１００Ｂは、マイクロコンピュータなどの処理装置であり、モジュール情報受信部１０１Ｂ、判定部１０２Ｂ、ＳＯＣ制御部１０３Ｂ、充放電制御部１０４Ｂを有する。
【００５１】
モジュール情報受信部１０１Ｂは、キャパシタモジュール１０の１つから、セル電圧、セル温度、セル１１のＳＯＣ情報を含むモジュール情報を受信する。判定部１０２Ｂは、モジュール情報受信部１０１Ｂにより受信されたキャパシタモジュール１０のセル温度を所定温度閾値（例えば０℃）と比較し、所定温度閾値以下であるか否かを判定する。
【００５２】
ＳＯＣ制御部１０３Ｂは、判定部１０２Ｂによりキャパシタモジュール１０のセル温度が所定温度閾値以下であると判定された場合には、モジュール情報受信部１０１Ｂによりモジュール情報が受信されたキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣを所定量だけ下げる制御を行う。例えば、ＳＯＣ制御部１０３Ｂは、モジュール情報受信部１０１Ｂによりモジュール情報が受信されたキャパシタモジュール１０のセル温度が所定温度閾値以下であり、かつ、該当のキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣが下げられていない場合に、該当のキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣを所定量Ｃ［％］だけ下げる制御を行う。
【００５３】
また、ＳＯＣ制御部１０３Ｂは、判定部１０２Ｂによりキャパシタモジュール１０のセル温度が所定温度閾値より大であると判定された場合には、モジュール情報受信部１０１Ｂによりモジュール情報が受信されたキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣを所定量だけ上げる制御を行う。例えば、ＳＯＣ制御部１０３Ｂは、モジュール情報受信部１０１Ｂによりモジュール情報が受信されたキャパシタモジュール１０のセル温度が所定温度閾値より大であり、かつ、該当のキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣが下げられている場合に、該当のキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣを所定量Ｃ［％］だけ上げる制御を行う。
【００５４】
また、ＳＯＣ制御部１０３Ｂは、モジュール情報受信部１０１Ｂによりモジュール情報が受信されたキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣの範囲が下げられていない状態であって、判定部１０２Ｂにより該当のキャパシタモジュール１０の温度が所定温度閾値より大であると判定された場合には、該当のキャパシタモジュール１０の現在のセル１１のＳＯＣの範囲を維持する制御を行う。また、ＳＯＣ制御部１０３Ｂは、モジュール情報受信部１０１Ｂによりモジュール情報が受信されたキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣの範囲が下げられている状態であって、判定部１０２Ｂにより該当のキャパシタモジュール１０の温度が所定温度閾値以下であると判定された場合には、該当のキャパシタモジュール１０の現在のセル１１のＳＯＣの範囲を維持する制御を行う。
【００５５】
すなわち、ＳＯＣ制御部１０３Ｂは、モジュール情報を受信する毎に、モジュール情報の送信元のキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣを制御する。なお、ＳＯＣ制御部１０３Ｂが行うＳＯＣのマージン変更は、ＳＯＣ制御部１０３Ａと同様である。
【００５６】
充放電制御部１０４Ｂは、ＳＯＣ制御部１０３Ｂにより制御されている現在の各セル１１のＳＯＣの範囲に基づいてキャパシタモジュール１０−１〜１０−３を充放電する。
【００５７】
（実施形態の変形例に係るＳＯＣ制御処理）
図９は、実施形態の変形例に係る、キャパシタモジュールを並列接続した充放電システムの充放電装置におけるＳＯＣ制御処理の一例を示すフローチャートである。実施形態の変形例に係るＳＯＣ制御処理は、充放電装置１００Ｂがいずれかのキャパシタモジュール１０からモジュール情報を受信したときに起動する。
【００５８】
先ず、充放電装置１００Ｂのモジュール情報受信部１０１Ｂは、いずれかのキャパシタモジュール１０からモジュール情報を受信する（ステップＳ３１）。次に、判定部１０２Ｂは、ステップ３１で受信した温度が所定温度閾値（例えば０［℃］）以下であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。判定部１０２Ｂは、ステップＳ３１で受信した温度が所定温度閾値以下である場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、ステップＳ３３へ処理を移し、ステップＳ３１で受信した温度が所定温度閾値より大である場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、ステップＳ３６へ処理を移す。
【００５９】
ステップＳ３３では、判定部１０２Ｂは、既に該当のキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣが下げられているか否かを判定する。判定部１０２Ｂは、既に該当のキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣが下げられている場合（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、本実施形態の変形例に係るＳＯＣ制御処理を終了し、該当のキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣが下げられていない場合（ステップＳ３３：Ｎｏ）、ステップＳ３４へ処理を移す。ステップＳ３４では、ＳＯＣ制御部１０３Ｂは、該当のキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣを所定量Ｃ［％］だけ下げる。次に、ＳＯＣ制御部１０３Ｂは、該当のキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣのマージンを拡大する（ステップＳ３５）。
【００６０】
一方、ステップＳ３６では、判定部１０２Ｂは、既に該当のキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣが下げられているか否かを判定する。判定部１０２Ｂは、既に該当のキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣが下げられている場合（ステップＳ３６：Ｙｅｓ）、ステップＳ３７へ処理を移し、該当のキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣが下げられていない場合（ステップＳ３６：Ｎｏ）、本実施形態の変形例に係るＳＯＣ制御処理を終了する。ステップＳ３７では、ＳＯＣ制御部１０３Ｂは、該当のキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣを所定量Ｃ［％］だけ上げる。次に、ＳＯＣ制御部１０３Ｂは、該当のキャパシタモジュール１０のセル１１のＳＯＣのマージンを縮小する（ステップＳ３８）。
【００６１】
ステップＳ３５またはステップＳ３８が終了すると、充放電装置１００Ｂは、本実施形態の変形例に係るＳＯＣ制御処理を終了する。
【００６２】
上述の実施形態に係る充放電システム１Ａ、１Ｂ、充放電装置１００Ａ、１００Ｂ、キャパシタモジュール１０の各部は、設計に応じて適宜統合または分散してもよい。また、上述の実施形態およびその変形例に係る充放電システム１Ａ、１Ｂ、充放電装置１００Ａ、１００Ｂ、キャパシタモジュール１０の各部を適宜、組合せ、代替、省略して構成した充放電システム１Ａ、１Ｂ、充放電装置１００Ａ、１００Ｂ、キャパシタモジュール１０も、開示技術に係る充放電システム、充放電装置、キャパシタモジュールに含まれる。
【符号の説明】
【００６３】
１Ａ、１Ｂ  充放電システム
１０、１０−１〜１０−３  キャパシタモジュール
１１、１１−１〜１１−３  セル
１２  制御部
１２ａ  電圧監視部
１２ｂ  温度監視部
１２ｃ  ＳＯＣ監視部
１２ｄ  モジュール情報送信部
１００Ａ、１００Ｂ  充放電装置
１０１Ａ、１０１Ｂ  モジュール情報受信部
１０２Ａ、１０２Ｂ  判定部
１０３Ａ、１０３Ｂ  ＳＯＣ制御部
１０４Ａ、１０４Ｂ  充放電制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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