(57)【要約】【課題】セルの電圧を均等化する際のセルの負担を抑える蓄電装置、蓄電制御装置および蓄電制御方法を提供する。【解決手段】直列接続された複数のセルと、リアクトル及びコンデンサを含む直列共振回路と、前記セルと前記直列共振回路との接続状態を制御する蓄電制御装置と、を備え、前記蓄電制御装置は、前記直列共振回路を介して同数のセル間でエネルギーを授受させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数のセルと、
リアクトル及びコンデンサを含む直列共振回路と、
前記セルと前記直列共振回路との接続状態を制御する蓄電制御装置と、を備え、
前記蓄電制御装置は、前記直列共振回路を介して同数のセル間でエネルギーを授受させる構成の蓄電装置。
【請求項２】
前記蓄電制御装置は、少なくとも１つのセルを含む第１のセルを前記直列共振回路に接続させた後に、前記第１のセルと同数のセルを含み、前記第１のセルと比較して総電圧が相対的に小さい第２のセルを前記直列共振回路に接続させる構成の請求項１記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記蓄電制御装置は、連続する複数のセルを前記第１のセルに選択し、前記第１のセルと同数の連続するセルを前記第２のセルに選択する構成の請求項２記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記蓄電制御装置は、前記第１のセルが前記直列共振回路に接続された後に前記直列共振回路に流れる電流の向きが変化した場合に、前記第１のセルを前記直列共振回路から切断させる構成の請求項２記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記蓄電制御装置は、前記第２のセルが前記直列共振回路に接続された後に前記直列共振回路に流れる電流の向きが変化した場合に、前記第２のセルを前記直列共振回路から切断させる構成の請求項４記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記蓄電制御装置は、前記第１及び／又は第２のセルが前記直列共振回路から切断された後に、設定された期間いずれのセルも前記直列共振回路から切断された状態を保持し、前記設定された期間中に、前記セルの電圧に基づいてエネルギーの授受を終了すべきか否かを判定する構成の請求項５記載の蓄電装置。
【請求項７】
前記直列共振回路は抵抗を含み、
前記蓄電制御装置は、前記抵抗の両端の電位差に基づいて、前記直列共振回路に流れる電流の向きを検知する構成の請求項１記載の蓄電装置。
【請求項８】
前記蓄電制御装置は、前記直列共振回路と前記セルとの接続を前記直列共振回路の共振周波数で切り替える構成の請求項１記載の蓄電装置。
【請求項９】
前記直列共振回路の共振周波数は、交流インピーダンス法で測定された前記セルの内部インピーダンスのコールコールプロットにおける虚数成分が０となる場合の周波数である請求項１記載の蓄電装置。
【請求項１０】
前記蓄電制御装置は、電圧が最大のセルを前記第１のセルに含ませる構成の請求項２記載の蓄電装置。
【請求項１１】
前記蓄電制御装置は、電圧が最小のセルを前記第２のセルに含ませる構成の請求項１０記載の蓄電装置。
【請求項１２】
前記セルと前記直列共振回路とを接続又は切断するスイッチを更に備え、
前記蓄電制御装置は、前記スイッチの動作を制御することで前記セルと前記直列共振回路との接続状態を制御する構成の請求項２記載の蓄電装置。
【請求項１３】
前記セルは、充電率０％〜１００％の区間のうちの５割以上に亘る一連の区間での電圧変化が０．２５Ｖ以下となる放電特性を有する請求項２記載の蓄電装置。
【請求項１４】
直列接続された複数のセルとリアクトル及びコンデンサを含む直列共振回路との接続状態を制御する構成で、前記直列共振回路を介して同数のセル間でエネルギーを授受させる構成の蓄電制御装置。
【請求項１５】
直列接続された複数のセルとリアクトル及びコンデンサを含む直列共振回路との接続状態を制御装置によって制御して、前記直列共振回路を介して同数のセル間でエネルギーを授受させる蓄電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蓄電装置、蓄電制御装置および蓄電制御方法に関する。より詳しくは、セルに電気を蓄える蓄電装置、蓄電制御装置および蓄電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、直列接続された複数のセルの電圧を均等化する技術が提案されている。例えば、特許文献１では、コンデンサの端子電圧を電荷が蓄積された昇圧素子の電圧で昇圧して二次電池に電荷を移送する電池間電圧均等化回路が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１３２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
直列接続された複数のセルの電圧を均等化する際に、各セルの電位差が大きい場合には、エネルギーを受ける側のセルに過大な電流が流れ込んで大きな負担がかかる場合がある。
【０００５】
本開示は、セルの電圧を均等化する際のセルの負担を抑える蓄電装置、蓄電制御装置および蓄電制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る蓄電装置は、直列接続された複数のセルと、リアクトル及びコンデンサを含む直列共振回路と、前記セルと前記直列共振回路との接続状態を制御する蓄電制御装置と、を備え、前記蓄電制御装置は、前記直列共振回路を介して同数のセル間でエネルギーを授受させるものである。
前記蓄電制御装置は、少なくとも１つのセルを含む第１のセルを前記直列共振回路に接続させた後に、前記第１のセルと同数のセルを含み、前記第１のセルと比較して総電圧が相対的に小さい第２のセルを前記直列共振回路に接続させてもよい。
この場合、前記蓄電制御装置は、連続する複数のセルを前記第１のセルに選択し、前記第１のセルと同数の連続するセルを前記第２のセルに選択してもよい。
あるいは、前記蓄電制御装置は、前記第１のセルが前記直列共振回路に接続された後に前記直列共振回路に流れる電流の向きが変化した場合に、前記第１のセルを前記直列共振回路から切断させてもよい。この場合、前記蓄電制御装置は、前記第２のセルが前記直列共振回路に接続された後に前記直列共振回路に流れる電流の向きが変化した場合に、前記第２のセルを前記直列共振回路から切断させてもよい。この場合、前記蓄電制御装置は、前記第１及び／又は第２のセルが前記直列共振回路から切断された後に、設定された期間いずれのセルも前記直列共振回路から切断された状態を保持し、前記設定された期間中に、前記セルの電圧に基づいてエネルギーの授受を終了すべきか否かを判定してもよい。
前記直列共振回路は抵抗を含み、前記蓄電制御装置は、前記抵抗の両端の電位差に基づいて、前記直列共振回路に流れる電流の向きを検知してもよい。
前記蓄電制御装置は、前記直列共振回路と前記セルとの接続を前記直列共振回路の共振周波数で切り替えてもよい。
前記直列共振回路の共振周波数は、交流インピーダンス法で測定された前記セルの内部インピーダンスのコールコールプロットにおける虚数成分が０となる場合の周波数であってもよい。
前記蓄電制御装置は、電圧が最大のセルを前記第１のセルに含ませてもよい。この場合、前記蓄電制御装置は、電圧が最小のセルを前記第２のセルに含ませてもよい。
蓄電装置は、前記セルと前記直列共振回路とを接続又は切断するスイッチを更に備え、前記蓄電制御装置は、前記スイッチの動作を制御することで前記セルと前記直列共振回路との接続状態を制御してもよい。
前記セルは、充電率０％〜１００％の区間のうちの５割以上に亘る一連の区間での電圧変化が０．２５Ｖ以下となる放電特性を有してもよい。
本開示に係る蓄電制御装置は、直列接続された複数のセルとリアクトル及びコンデンサを含む直列共振回路との接続状態を制御する構成で、前記直列共振回路を介して同数のセル間でエネルギーを授受させるものである。
本開示に係る蓄電制御方法は、直列接続された複数のセルとリアクトル及びコンデンサを含む直列共振回路との接続状態を制御装置によって制御して、前記直列共振回路を介して同数のセル間でエネルギーを授受させる。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、セルの電圧を均等化する際のセルの負担を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の第１の実施形態の蓄電装置の構成例を模式的に示す図であり、Ａは、１つのセルと直列共振回路との接続状態を示し、Ｂは、他の１つのセルと直列共振回路との接続状態を示す図である。
【図２】本開示の第１の実施形態の第１の変形例の蓄電装置の構成を模式的に示す図であり、Ａは、２つのセルと直列共振回路との接続状態を示し、Ｂは、他の２つのセルと直列共振回路との接続状態を示す図である。
【図３】本開示の第１の実施形態の第２の変形例の蓄電装置の構成を模式的に示す図であり、Ａは、２つのセルと直列共振回路との接続状態を示し、Ｂは、当該２つのセルのうちの１つと他の１つのセルによる直列共振回路への接続状態を示す図である。
【図４】本開示の第２の実施形態の蓄電装置の構成例を模式的に示す図である。
【図５】本開示の第２の実施形態の蓄電装置における蓄電制御装置の構成例を模式的に示す図である。
【図６】本開示の第２の実施形態の蓄電装置の動作例を示すフローチャートである。
【図７】本開示の第２の実施形態の第１の変形例の蓄電装置の構成を模式的に示す図である。
【図８】本開示の第３の実施形態の蓄電装置の構成例を模式的に示す図である。
【図９】本開示の第３の実施形態の蓄電装置における蓄電制御装置の構成例を模式的に示す図である。
【図１０】本開示の第３の実施形態の蓄電装置を等価回路として示す図である。
【図１１】本開示の第３の実施形態の蓄電装置の動作例を示すタイムチャートであり、Ａは、直列共振回路に流れる電流を示し、Ｂは、セルの電圧を示し、Ｃは、第１のスイッチの開閉状態を示し、Ｄは、第２のスイッチの開閉状態を示すタイムチャートである。
【図１２】本開示の第３の実施形態の第１の変形例の蓄電装置における共振電流方向検出部の構成例を示す図である。
【図１３】本開示の第３の実施形態の第１の変形例の蓄電装置における共振電流方向検出部の動作例を示すタイムチャートである。具体的には、Ａは直列共振回路に流れる共振電流、Ｂは第１の比較器の出力、Ｃは第２の比較器の出力、Ｄは第１のＤ型フリップフロップの出力、Ｅは第２のＤ型フリップフロップの出力、Ｆは第１のＡＮＤ回路の出力、Ｇは第２のＡＮＤ回路の出力、を示す。
【図１４】本開示の第３の実施形態の第１の変形例の蓄電装置の動作例を示すフローチャートである。
【図１５】本開示の第４の実施形態の蓄電装置の動作例を示すタイムチャートであり、Ａは、直列共振回路に流れる共振電流を示し、Ｂは、第１のスイッチの開閉状態を示し、Ｃは、第２のスイッチの開閉状態を示すタイムチャートである。
【図１６】本開示の第４の実施形態の蓄電装置の動作例を示すフローチャートである。
【図１７】本開示の第４の実施形態の第１の変形例の蓄電装置の動作例を示すタイムチャートであり、Ａは、直列共振回路に流れる共振電流を示し、Ｂは、第１のスイッチの開閉状態を示し、Ｃは、第２のスイッチの開閉状態を示すタイムチャートである。
【図１８】本開示の第４の実施形態の第１の変形例の蓄電装置の動作例を示すフローチャートである。
【図１９】本開示の第５の実施形態の蓄電装置における一部の構成例を模式的に示す図である。
【図２０】本開示の第５の実施形態の蓄電装置を等価回路として示す図である。
【図２１】本開示の第５の実施形態の第１の変形例の蓄電装置における一部の構成例を模式的に示す図である。
【図２２】本開示の第５の実施形態の第２の変形例の蓄電装置における一部の構成例を模式的に示す図である。
【図２３】本開示の第６の実施形態の蓄電装置の動作例を示すフローチャートである。
【図２４】本開示の第７の実施形態の蓄電装置の構成例を説明するためのコールコールプロット図である。
【図２５】本開示の第７の実施形態の第１の変形例の蓄電装置の構成例を説明するためのコールコールプロット図である。
【図２６】本開示の第８の実施形態の蓄電装置の構成例を説明するためのセルの放電曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する複数の実施形態は、本開示の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本開示の範囲が狭く解釈されることはない。また、各実施形態において、互いに対応する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明は省略する。説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施形態
（同数のセル間でエネルギーを授受する蓄電装置の例）
２．第１の実施形態の第１の変形例
（セル数が同一のセル群間でエネルギーを授受する蓄電装置の例）
３．第１の実施形態の第２の変形例
（一部のセルが重複するセル数が同一のセル群間でエネルギーを授受する蓄電装置の例）
４．第２の実施形態
（相対的に電圧が大きい第１のセルと相対的に電圧が小さい第２のセルとの間でエネルギーを授受する蓄電装置の例）
５．第２の実施形態の第１の変形例
（複数のセルを含む第１のセルと、第１のセルと同数のセルを含む第２のセルとの間でエネルギーを授受する蓄電装置の例）
６．第３の実施形態
（電流０Ａになったことに応じてセルと直列共振回路との接続を切り替える蓄電装置の例）
７．第３の実施形態の第１の変形例
（電流の向きの変化に応じてセルと直列共振回路との接続を切り替える蓄電装置の例）
８．第４の実施形態
（第２のセルの直列共振回路からの切断から次の第１のセルの直列共振回路への接続までの間に設定された期間すべてのセルが直列共振回路から切断された状態を保持する蓄電装置の例）
９．第４の実施形態の第１の変形例
（第１のセルの直列共振回路からの切断から第２のセルの直列共振回路への接続までの間にも設定された期間すべてのセルが直列共振回路から切断された状態を保持する蓄電装置の例）
１０．第５の実施形態
（直列共振回路が抵抗を備える蓄電装置の例）
１１．第５の実施形態の第１の変形例
（抵抗に基づいて共振電流の向きを検知する蓄電装置の例）
１２．第５の実施形態の第２の変形例
（直列共振回路の抵抗が寄生抵抗である蓄電装置の例）
１３．第６の実施形態
（セルと直列共振回路との接続を直列共振回路の共振周波数で切り替える蓄電装置の例）
１４．第７の実施形態
（直列共振回路がコールコールプロットに適応した共振周波数を有する蓄電装置の例）
１５．第７の実施形態の第１の変形例
（充電率ごとのコールコールプロットを考慮して直流共振回路の共振周波数が設定された蓄電装置の例）
１６．第８の実施形態
（実質的にフラットな放電特性を有するセルを適用した蓄電装置の例）
【００１０】
＜１．第１の実施形態＞
［装置の構成例］
図１は、本実施形態の蓄電装置１００の構成例を模式的に示す全体図である。図１に示すように、蓄電装置１００は、複数のセル１１０ａ、１１０ｂと、直列共振回路１２０と、蓄電制御装置１３０とを備える。
【００１１】
［セル１１０ａ、１１０ｂ］
図１に示すように、各セル１１０ａ、１１０ｂは、直列接続されている。各セル１１０ａ、１１０ｂは、いずれも充放電可能とされている。すなわち、各セル１１０ａ、１１０ｂは、充電の際には、不図示の充電装置から供給された充電電流を電荷として蓄積し、放電の際には、蓄積された電荷を放電電流として不図示の負荷に供給することができる。
【００１２】
セル１１０ａ、１１０ｂの個数は、複数であれば図１に示すような２つに限定されない。各セル１１０ａ、１１０ｂは、同一規格で構成されていてもよく、または、別規格で構成されていてもよい。各セル１１０ａ、１１０ｂは、それぞれが単電池および組電池のいずれであってもよい。セル１１０ａ、１１０ｂを組電池とする場合、組電池内での接続は、直列または並列もしくはこれらの双方であってもよい。より好ましいセル１１０ａ、１１０ｂの形態については、後述の＜１６．第８の実施形態＞に説明を譲る。
【００１３】
［直列共振回路１２０］
図１に示すように、直列共振回路１２０は、リアクトル１２１およびコンデンサ１２２を有する。リアクトル１２１およびコンデンサ１２２は直列接続されている。
【００１４】
直列共振回路１２０には、リアクトル１２１の誘導性リアクタンスおよびコンデンサ１２２の容量性リアクタンスに応じた電流が流れる。リアクトル１２１の自己インダクタンス［Ｈ］およびコンデンサ１２２の静電容量［Ｆ］は限定されない。より好ましい直列共振回路１２０の態様については、後述の＜１４．第７の実施形態＞に説明を譲る。
【００１５】
［蓄電制御装置１３０］
蓄電制御装置１３０は、セル１１０ａ、１１０ｂと直列共振回路１２０との電気的な接続状態を制御する。ここで、図１には、蓄電制御装置１３０の制御によって形成されるセル１１０ａ、１１０ｂと直列共振回路１２０との接続状態が、双方向矢印Ａによって模式的に示されている。また、図１には、蓄電制御装置１３０が接続状態を制御する構成であることが、図中の破線によって模式的に示されている。さらに、図１Ａには、１つのセル１１０ａと直列共振回路１２０とが接続され、かつ、他の１つのセル１１０ｂと直列共振回路１２０とが切断された状態が示されている。一方、図１Ｂには、１つのセル１１０ａと直列共振回路１２０とが切断され、かつ、他の１つのセル１１０ｂと直列共振回路１２０とが接続された状態が示されている。
【００１６】
電圧均等化処理の際に、エネルギーを授ける給電側のセルとエネルギーを受ける受電側のセルとの電位差が大きい場合には、受電側のセルに過大な電流が流れ込み、受電側のセルにダメージを与える虞がある。本開示では、給電側のセルと受電側のセルとの電位差に基づく受電側のセルへの負担を抑えることを目的の１つとして、蓄電制御装置１３０が、同数のセル間でエネルギーを授受させる構成となっている。具体的には、蓄電制御装置１３０は、例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示す接続状態を選択的に形成することで、直列共振回路１２０を介して同数のセル間でエネルギーを授受させる。
【００１７】
ここで、本開示における同数のセル間でのエネルギーの授受は、ｎ個（但し、ｎは任意の自然数）の給電側のセルから直列共振回路にエネルギーを移動させること及び該エネルギーを直列共振回路からｎ個の受電側のセルに移動させることによって行われる。換言すれば、本開示における同数のセル間でのエネルギーの授受は、直列共振回路に対してｎ個の給電側のセルおよびｎ個の受電側のセルを選択的に接続することによって行われる。また、本開示における同数のセル間でのエネルギーの授受は、該同数のセル以外のセルや直列共振回路のコンデンサ以外のコンデンサ等といった、該同数のセル及び直列共振回路のいずれにも該当しない蓄電素子とのエネルギーの授受はともなわない。
【００１８】
蓄電制御装置１３０は、セル１１０ａ、１１０ｂと直列共振回路１２０とを接続または切断する電子装置等を電気的に制御することで、セル１１０ａ、１１０ｂと直列共振回路１２０との接続状態を制御してもよい。この場合、電子装置は、スイッチングデバイス等を含んでもよい。
【００１９】
蓄電制御装置１３０は、電子装置等によって構成してもよい。この場合、電子装置は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やＭＰＵ(Micro-Processing Unit)等の演算処理装置およびＲＡＭ(Random Access Memory)やＲＯＭ(Read Only Memory)などの記憶装置等を備えてもよい。ＲＯＭには、蓄電制御装置１３０の機能を実現するためのプログラムすなわちコンピュータを蓄電制御装置１３０として機能させるプログラムやデータを格納してもよい。演算処理装置は、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することで、蓄電制御装置１３０の機能を実現してもよい。ＲＡＭは、演算処理装置の作業領域等として利用してもよい。ただし、このような構成に限定されない。
【００２０】
［装置の動作例］
蓄電装置１００の動作例を以下に述べる。以下の動作例は、本開示に係る蓄電制御方法の一実施形態を含む。ただし、本開示に係る蓄電制御方法は、蓄電装置１００以外の構成で具現化されてもよい。
【００２１】
本実施形態では、蓄電制御装置１３０によってセル１１０ａ、１１０ｂと直列共振回路１２０との接続状態が図１Ａおよび図１Ｂの如く制御されることで、セル１１０ａ、１１０ｂが直列共振回路１２０に選択的に接続される。直列共振回路１２０に接続されたセル１１０ａ、１１０ｂは、直列共振回路１２０との間で、電流の授受によってエネルギーを移動させる。これにより、直列共振回路１２０を介した両セル１１０ａ、１１０ｂ間でのエネルギーの授受が行われる。例えば、１つのセル１１０ａが保有するエネルギーが、他の１つのセル１１０ｂが保有するエネルギーよりも大きい場合には、直列共振回路１２０を介してセル１１０ａからセル１１０ｂにエネルギーが供給される。エネルギーの供給後は、両セル１１０ａ、１１０ｂ間のエネルギーのばらつきが低減もしくは解消される。
【００２２】
以上のように、本実施形態の蓄電装置１００によれば、蓄電制御装置１３０により、同数のセル間すなわち１つのセル１１０ａと他の１つのセル１１０ｂとの間といった電位差が少ない条件下で、セル同士が少ない電流によってエネルギーを授受することができる。仮に直列共振回路１２０を昇圧素子で昇圧した場合には、少ない電流でのエネルギーの授受は困難となる。また、直列共振回路１２０を介してエネルギーを授受することができるので、コンデンサのみを用いる場合よりも電圧均等化処理の速度を速くすることができ、リアクトルのみを用いる場合よりもセルの短絡の防止能力が高い。すなわち、本実施形態の蓄電装置１００によれば、セル１１０への負担が少なく、効率的で安全な電圧均等化処理すなわちアクティブセルバランス処理が可能となる。
【００２３】
＜２．第１の実施形態の第１の変形例＞
図２は、本実施形態の第１の変形例の蓄電装置１００の構成を模式的に示す全体図である。本変形例の蓄電装置１００は、図１の蓄電装置１００に対して、セルの配置態様および蓄電制御装置１３０によって形成されるセルと直列共振回路１２０との接続状態が相違する。以下、相違点を詳細に説明する。
【００２４】
図２に示すように、本変形例の蓄電装置１００は、直列接続された４つのセル１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを備える。
【００２５】
図２には、蓄電制御装置１３０の制御によって形成されるセル１１０ａ〜１１０ｄと直列共振回路１２０との接続状態が模式的に示されている。具体的には、図２Ａには、２つのセル１１０ａ、１１０ｂが直列共振回路１２０に接続された状態が示されている。また、図２Ａには、他の２つのセル１１０ｃ、１１０ｄが直列共振回路１２０から切断された状態が示されている。一方、図２Ｂには、図２Ａにおいて直列共振回路１２０に接続されていた２つのセル１１０ａ、１１０ｂが直列共振回路１２０から切断された状態が示されている。また、図２Ｂには、図２Ａにおいて直列共振回路１２０から切断されていた２つのセル１１０ｃ、１１０ｄが直列共振回路１２０に接続された状態が示されている。
【００２６】
蓄電制御装置１３０は、図２Ａおよび図２Ｂに示すような接続状態を選択的に形成することで、直列共振回路１２０を介してセル数が同一のセル群間でエネルギーを授受させる。その他の構成および動作は、図１の蓄電装置１００と基本的に共通する。
【００２７】
本変形例によれば、図１の蓄電装置１００と同様の作用効果を奏することができ、また、セル群同士でエネルギーを授受させることで、電位差が更に緩和された更に少ない電流での電圧均等化処理が可能となる。さらに、電圧均等化処理の態様の自由度を向上させることができる。
【００２８】
＜３．第１の実施形態の第２の変形例＞
図３は、本実施形態の第２の変形例の蓄電装置１００の構成を模式的に示す全体図である。本変形例の蓄電装置１００は、図１および図２の蓄電装置１００に対して、セルの配置態様および蓄電制御装置１３０によって形成されるセルと直列共振回路１２０との接続状態が相違する。以下、相違点を詳細に説明する。
【００２９】
図３に示すように、本変形例の蓄電装置１００は、直列接続された３つのセル１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを備える。
【００３０】
図３には、蓄電制御装置１３０によって選択的に形成されるセル１１０ａ〜１１０ｃと直列共振回路１２０との接続状態が模式的に示されている。具体的には、図３Ａには、２つのセル１１０ａ、１１０ｂと直列共振回路１２０とが接続され、他の１つのセル１１０ｃと直列共振回路１２０とが切断された状態が示されている。図３Ｂには、図３Ａとは異なる組み合わせの２つのセル１１０ｂ、１１０ｃと直列共振回路１２０とが接続され、他の１つのセル１１０ａと直列共振回路１２０とが切断された状態が示されている。要するに、本変形では、１つのセル１１０ｂが、いずれの接続状態の場合にも直列共振回路１２０に接続される。このような場合も、２つのセル１１０ａ、１１０ｂと、他の組み合わせの２つのセル１１０ｂ、１１０ｃといった同数のセル間でエネルギーが授受されるため、本開示の範囲内である。その他の構成および動作は、図１および図２の蓄電装置１００と基本的に共通する。
【００３１】
本変形例によれば、図１および図２の蓄電装置１００と同様の作用効果を奏することができ、また、電圧均等化処理の態様の自由度を向上させることができる。
【００３２】
＜４．第２の実施形態＞
［装置の構成例］
図４は、本実施形態の蓄電装置１００の構成例を模式的に示す全体図である。本実施形態の蓄電装置１００は、図１の蓄電装置１００に対して、蓄電制御装置１３０の構成が特定されている。すなわち、蓄電制御装置１３０は、少なくとも１つのセルを含む第１のセルを直列共振回路１２０に接続させた後に、第１のセルと同数のセルを含み第１のセルと比較して総電圧が相対的に小さい第２のセルを直列共振回路１２０に接続させる構成である。図４のように、セル１１０ａ、１１０ｂの総数が２つの場合には、第１のセルおよび第２のセルは１つずつとなる。
【００３３】
第１のセルと第２のセルとを直列共振回路１２０に順次選択的に接続させるための具体的な構成の一例として、図４に示すように、蓄電装置１００は、スイッチ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄおよびセル電圧検出部１５０ａ、１５０ｂを備える。蓄電制御装置１３０は、スイッチ１４０ａ〜１４０ｄの動作を制御することで、セル１１０ａ、１１０ｂと直列共振回路１２０との接続状態を制御する構成である。
【００３４】
［スイッチ１４０ａ〜１４０ｄ］
図４に示すように、４つのスイッチ１４０ａ〜１４０ｄは、各セル１１０ａ、１１０ｂにそれぞれ対応して設けられている。具体的には、スイッチ１４０ａ〜１４０ｄは、セル１１０ａ、１１０ｂ毎に２つずつ対応して配置されており、各セル１１０ａ、１１０ｂのそれぞれの正極および負極に１つずつ接続される構成となっている。
【００３５】
より具体的には、１つのスイッチ１４０ａは、セル１１０ａの正極に接続される。他の１つのスイッチ１４０ｂは、セル１１０ａの負極に接続される。他の１つのスイッチ１４０ｃは、セル１１０ｂの正極に接続される。残りの１つのスイッチ１４０ｄは、セル１１０ｂの負極に接続される。
【００３６】
さらに詳述すると、１つのスイッチ１４０ａは、セル１１０ａの正極と直列共振回路１２０の第１の端部１２０ａとを接続する接続ライン１６１上に配置されている。スイッチ１４０ａは、蓄電制御装置１３０から入力されるスイッチ制御信号にしたがってオン状態またはオフ状態になることで、接続ライン１６１を閉路または開路する。
【００３７】
他の１つのスイッチ１４０ｂは、セル１１０ａの負極と直列共振回路１２０の第２の端部１２０ｂとを接続する接続ライン１６２上に配置されている。スイッチ１４０ｂは、蓄電制御装置１３０から入力されるスイッチ制御信号にしたがって接続ライン１６２を開閉する。
【００３８】
他の１つのスイッチ１４０ｃは、セル１１０ｂの正極と直列共振回路１２０の第１の端部１２０ａとを接続する接続ライン１６３上に配置されている。接続ライン１６３は、第１の端部１２０ａに向かう他の接続ライン１６１とノードＮ１において接続されている。スイッチ１４０ｃは、蓄電制御装置１３０から入力されるスイッチ制御信号にしたがって接続ライン１６３を開閉する。
【００３９】
残りの１つのスイッチ１４０ｄは、セル１１０ｂの負極と直列共振回路１２０の第２の端部１２０ｂとを接続する接続ライン１６４上に配置されている。接続ライン１６４は、第２の端部１２０ｂに向かう他の接続ライン１６２とノードＮ２において接続されている。スイッチ１４０ｄは、蓄電制御装置１３０から入力されるスイッチ制御信号にしたがって接続ライン１６４を開閉する。
【００４０】
以下、各スイッチ１４０ａ〜１４０ｄのうち、第１のセルの正極に接続されるスイッチを、第１の正極側のスイッチと称し、第１のセルの負極に接続されるスイッチを、第１の負極側のスイッチと称する。また、第２のセルの正極に接続されるスイッチを、第２の正極側のスイッチと称し、第２のセルの負極に接続されるスイッチを、第２の負極側のスイッチと称する。
【００４１】
スイッチ１４０ａ〜１４０ｄの態様は限定されず、例えば、スイッチ１４０ａ〜１４０ｄを半導体素子等によって構成してもよい。半導体素子は、トランジスタ等であってもよい。トランジスタは、電界効果トランジスタ等であってもよい。電界効果トランジスタは、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）等であってもよい。電界効果トランジスタを採用することで、消費電力を抑えることができる。
【００４２】
［セル電圧検出部１５０ａ、１５０ｂ］
図４に示すように、セル電圧検出部１５０ａ、１５０ｂは、各セル１１０ａ、１１０ｂにそれぞれ対応して設けられている。各セル電圧検出部１５０ａ、１５０ｂは、対応するセル１１０ａ、１１０ｂに並列接続されている。各セル電圧検出部１５０ａ、１５０ｂは、対応するセル１１０ａ、１１０ｂの電圧すなわち端子電圧を検出し、検出結果をセル電圧情報として蓄電制御装置１３０に出力する。このとき、セル電圧情報は、蓄電制御装置１３０側でセル電圧情報に対応するセルを特定可能な態様で出力されてもよい。例えば、セル電圧情報は、蓄電制御装置１３０のセル１１０ａ、１１０ｂ毎の入力端子に向けて出力されたり、セルの番号の情報が対応付けられたりしてもよい。
【００４３】
セル電圧検出部１５０ａ、１５０ｂの態様は限定されず、セル１１０ａ、１１０ｂの電圧を検出可能な種々の電子装置を採用することができる。電子装置は、集積回路等を含んでもよい。
【００４４】
［蓄電制御装置１３０］
図５は、本実施形態における蓄電制御装置１３０の構成例を模式的に示す図である。図５に示すように、蓄電制御装置１３０は、セル電圧情報取得部１３１およびスイッチ制御部１３２を有する。セル電圧情報取得部１３１は、セル電圧検出部１５０ａ、１５０ｂから出力されたセル電圧情報を取得する。スイッチ制御部１３２は、セル電圧情報取得部１３１が取得したセル電圧情報に応じたスイッチ制御信号をスイッチ１４０ａ〜１４０ｄに出力する。スイッチ制御信号の内容は、第１のセルを直列共振回路１２０に接続させた後に、第２のセルを直列共振回路１２０に接続させることである。スイッチ制御信号は、例えば、電界効果トランジスタに印加されるゲート電圧等であってもよい。セル電圧情報取得部１３１およびスイッチ制御部１３２は、ハードウェアまたはソフトウェアもしくはこれらの双方によって具現化してもよい。
【００４５】
［装置の動作例］
図６は、本実施形態の蓄電装置１００の動作例を示すフローチャートである。図６に示す動作例は、本開示に係る蓄電制御方法の一実施形態を含む。
【００４６】
説明の便宜上、図６の初期状態では、いずれのスイッチ１４０ａ〜１４０ｄもオフ状態、すなわち、いずれのセル１１０ａ、１１０ｂも直列共振回路１２０から切断された状態であるものとする。
【００４７】
そして、初期状態から、先ず、図６のステップ６１（Ｓ６１）において、蓄電制御装置１３０により、セル電圧情報に基づいて、第１のセルおよび第２のセルを決定する。例えば、蓄電制御装置１３０は、セル１１０ａに対応するセル電圧検出部１５０ａからのセル電圧情報が、セル１１０ｂに対応するセル電圧検出部１５０ａからのセル電圧情報よりも大きい電圧を示す場合には、セル１１０ａを第１のセルに決定する。同時に、蓄電制御装置１３０は、セル１１０ｂを第２のセルに決定する。
【００４８】
次いで、ステップ６２（Ｓ６２）において、蓄電制御装置１３０により、ステップ６１（Ｓ６１）において決定された第１のセルに対応する第１の正極側のスイッチおよび第１の負極側のスイッチをオン状態に切り替える。一方、蓄電制御装置１３０は、ステップ６１（Ｓ６１）において決定された第２のセルに対応する第２の正極側のスイッチおよび第２の負極側のスイッチについては、オフ状態に維持する。
【００４９】
これにより、第１のセルのみが、第１の正極側のスイッチによって閉路された接続ラインおよび第１の負極側のスイッチによって閉路された接続ラインを介して直列共振回路１２０に接続される。そして、第１のセルから直列共振回路１２０に電流が流れて、第１のセルから直列共振回路１２０にエネルギーが移動される。
【００５０】
次いで、ステップ６３（Ｓ６３）において、蓄電制御装置１３０により、ステップ６２（Ｓ６２）においてオン状態に切り替えられた第１の正極側のスイッチおよび第１の負極側のスイッチをオフ状態に切り替える。
【００５１】
次いで、ステップ６４（Ｓ６４）において、蓄電制御装置１３０により、ステップ６１（Ｓ６１）において決定された第２のセルに対応する第２の正極側のスイッチおよび第２の負極側のスイッチをオン状態に切り替える。このとき、蓄電制御装置１３０は、第１の正極側のスイッチおよび第１の負極側のスイッチについては、オフ状態に維持する。
【００５２】
これにより、第２のセルのみが、第２の正極側のスイッチによって閉路された接続ラインおよび第２の負極側のスイッチによって閉路された接続ラインを介して直列共振回路１２０に接続される。そして、直列共振回路１２０から第２のセルに電流が流れて、ステップ６２（Ｓ６２）において直列共振回路１２０に移動されたエネルギーが、直列共振回路１２０から第２のセルに移動される。
【００５３】
次いで、ステップ６５（Ｓ６５）において、蓄電制御装置１３０により、ステップ６４（Ｓ６４）においてオン状態に切り替えられた第２の正極側のスイッチおよび第２の負極側のスイッチをオフ状態に切り替える。その後は、電圧均等化処理を終了するか、または、必要に応じてステップ６２（Ｓ６２）もしくはステップ６４（Ｓ６４）に戻る。
【００５４】
以上のように、本実施形態の蓄電装置１００によれば、第１のセルが直列共振回路１２０にエネルギーを引き渡した後に、第２のセルが直列共振回路１２０からエネルギーを受け取ることができるので、簡便かつ適切な電圧均等化処理が可能となる。また、スイッチ１４０ａ〜１４０ｄを含む簡易な構成によってセル１１０ａ、１１０ｂと直列共振回路１２０との接続状態を制御することができる。
【００５５】
＜５．第２の実施形態の第１の変形例＞
［装置の構成例］
図７は、本実施形態の第１の変形例の蓄電装置１００の構成を模式的に示す全体図である。本変形例の蓄電装置１００は、図４の蓄電装置１００に対して、セルの配置態様および蓄電制御装置１３０によって形成されるセルと直列共振回路１２０との接続状態が相違する。以下、相違点を詳細に説明する。
【００５６】
本変形例において、蓄電制御装置１３０は、複数のセルを含む第１のセルを直列共振回路１２０に接続させた後に、第１のセルと同数の複数のセルを含む第２のセルを直列共振回路１２０に接続させる構成である。また、蓄電制御装置１３０は、連続する複数のセルを第１のセルに選択し、第１のセルと同数の連続する複数のセルを第２のセルに選択する構成である。さらに、蓄電制御装置１３０は、直列接続された複数のセルのうちの電圧が最大のセルを第１のセルに含ませ、電圧が最小のセルを第２のセルに含ませる構成である。
【００５７】
図７に示すように、本変形例の蓄電装置１１０は、図４の構成に対して、２つのセル１１０ｃ、１１０ｄおよび各セル１１０ｃ、１１０ｄにそれぞれ対応する２つのセル電圧検出部１５０ｃ、１５０ｄが追加されている。また、本変形例では、４つのスイッチ１４０ｅ、１４０ｆ、１４０ｇ、１４０ｈおよび４つの接続ライン１６５、１６６、１６７、１６８が更に追加されている。追加された構成の具体的な配置は以下の通りである。
【００５８】
セル１１０ｃの負極は、セル１１０ｄの正極に接続されている。セル１１０ｃの正極は、セル１１０ｂの負極に接続されている。つまり、本変形例では、４つのセル１１０ａ〜１１０ｄが、セル全体の正極端子Ｐから負極端子Ｎに向かって１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄという順番で直列接続されている。
【００５９】
セル電圧検出部１５０ｃ、１５０ｄは、対応するセル１１０ｃ、１１０ｄに並列接続されている。セル電圧検出部１５０ｃ、１５０ｄは、対応するセル１１０ｃ、１１０ｄの電圧を検出して、検出結果をセル電圧情報として蓄電制御装置１３０に出力する。
【００６０】
スイッチ１４０ｅは、正極端子Ｐから数えて３番目のセル１１０ｃの正極と直列共振回路１２０の第１の端部１２０ａとを接続する接続ライン１６５上に配置されている。接続ライン１６５は、２番目のセル１１０ｂの正極から直列共振回路１２０の第１の端部１２０ａに向かう他の接続ライン１６３と、ノードＮ３において接続されている。スイッチ１４０ｅは、蓄電制御装置１３０から入力されるスイッチ制御信号にしたがって接続ライン１６５を開閉する。
【００６１】
スイッチ１４０ｆは、３番目のセル１１０ｃの負極と直列共振回路１２０の第２の端部１２０ｂとを接続する接続ライン１６６上に配置されている。接続ライン１６６は、４番目のセル１１０ｄの負極から直列共振回路１２０の第２の端部１２０ｂに向かう他の接続ライン１６８と、ノードＮ４において接続されている。また、接続ライン１６６は、２番目のセル１１０ｂの負極から直列共振回路１２０の第２の端部１２０ｂに向かう他の接続ライン１６４と、ノードＮ５において接続されている。スイッチ１４０ｆは、蓄電制御装置１３０から入力されるスイッチ制御信号にしたがって接続ライン１６６を開閉する。
【００６２】
スイッチ１４０ｇは、４番目のセル１１０ｄの正極と直列共振回路１２０の第１の端部１２０ａとを接続する接続ライン１６７上に配置されている。接続ライン１６７は、３番目のセルの正極から直列共振回路１２０の第１の端部１２０ａに向かう他の接続ライン１６５と、ノードＮ６において接続されている。スイッチ１４０ｇは、蓄電制御装置１３０から入力されるスイッチ制御信号にしたがって接続ライン１６７を開閉する。
【００６３】
スイッチ１４０ｈは、４番目のセル１１０ｄの負極と直列共振回路１２０の第２の端部１２０ｂとを接続する接続ライン１６８上に配置されている。スイッチ１４０ｈは、蓄電制御装置１３０から入力されるスイッチ制御信号にしたがって接続ライン１６８を開閉する。
【００６４】
［装置の動作例］
本変形性の動作例を、図７を参照して説明する。以下の動作例は、本開示に係る蓄電制御方法の一実施形態を含む。
【００６５】
説明の便宜上、初期状態において、蓄電制御装置１３０は、１番目のセル１１０ａの電圧が最大、３番目のセル１１０ｃの電圧が最小であることを検知しているものとする。また、スイッチ１４０ａ〜１４０ｈはすべてオフ状態になっているものとする。
【００６６】
そして、初期状態から、先ず、蓄電制御装置１３０は、１番目のセル１１０ａおよびこれに連続する２番目のセル１１０ｂを第１のセルに決定する。同時に、蓄電制御装置１３０は、３番目のセル１１０ｃおよびこれに連続する４番目のセル１１０ｄを第２のセルに決定する。
【００６７】
次いで、蓄電制御装置１３０は、１番目のセル１１０ａの正極に対応するスイッチ１４０ａすなわち第１の正極側のスイッチをオン状態に切り替える。同時に、蓄電制御装置１３０は、２番目のセル１１０ｂの負極に対応するスイッチ１４０ｄすなわち第１の負極側のスイッチをオン状態に切り替える。この切り替えで、１番目のセル１１０ａの正極が直列共振回路１２０の第１の端部１２０ａに接続され、２番目のセル１１０ｂの負極が直列共振回路１２０の第２の端部１２０ｂに接続される。これにより、連続すなわち隣接する２つのセル１１０ａ、１１０ｂからなる第１のセルから、直列共振回路１２０に向けてエネルギーが移動される。
【００６８】
次いで、蓄電制御装置１３０は、スイッチ１４０ａ、１４０ｄをオフ状態に切り替える。このとき、直列共振回路１２０に移動されたエネルギーは、直列共振回路１２０に保持される。
【００６９】
次いで、蓄電制御装置１３０は、３番目のセル１１０ｃの正極に対応するスイッチ１４０ｅすなわち第２の正極側のスイッチをオン状態に切り替える。同時に、蓄電制御装置１３０は、４番目のセル１１０ｄの負極に対応するスイッチ１４０ｈすなわち第２の負極側のスイッチをオン状態に切り替える。この切り替えで、３番目のセル１１０ｃの正極が直列共振回路１２０の第１の端部１２０ａに接続され、４番目のセル１１０ｄの負極が直列共振回路１２０の第２の端部１２０ｂに接続される。これにより、連続する２つのセル１１０ｃ、１１０ｄからなる第２のセルに向けて、直列共振回路１２０からエネルギーが移動される。
【００７０】
このようにして、セル数が同一のセル群間で、直列共振回路１２０を介してエネルギーが授受される。ただし、図７の構成において、１つのセルと他の１つのセルとの間でエネルギーが授受されることも、本開示の範囲内である。
【００７１】
本変形例によれば、最大電圧のセルを第１のセルに選び、最小電圧のセルを第２のセルに選んで効率的なエネルギーの授受を実現しつつも、第１のセル、第２のセルをセル群とすることで、給電側のセルと受電側のセルとの電位差を更に有効に緩和することができる。また、隣接するセル同士を第１または第２のセルに選ぶ構成とすることで、隣接しないセル同士を第１または第２のセルに選ぶ構成とする場合に比較して、配線を簡素化することができる。
【００７２】
＜６．第３の実施形態＞
［装置の構成例］
図８は、本実施形態の蓄電装置１００の構成例を模式的に示す全体図である。本実施形態の蓄電装置１００は、図４の蓄電装置１００に対して、セルと直列共振回路１２０との接続の切り替えタイミングが特定されている。以下、詳細に説明する。
【００７３】
本実施形態において、蓄電制御装置１３０は、第１のセルが直列共振回路１２０に接続された後に直列共振回路１２０に流れる電流が０Ａになった場合に、第１のセルを直列共振回路１２０から切断させる構成である。また、蓄電制御装置１３０は、第２のセルが直列共振回路１２０に接続された後に直列共振回路１２０に流れる電流が０Ａになった場合に、第２のセルを直列共振回路１２０から切断させる構成である。
【００７４】
図８に示すように、蓄電装置１００は、ノードＮ１と直列共振回路１２０の第１の端部１２０ａとの間に、共振電流検出部１７０を有している。共振電流検出部１７０は、直列共振回路１２０に流れる共振電流を検出し、検出結果を電流値情報として蓄電制御装置１３０に出力する。
【００７５】
［蓄電制御装置１３０］
図９に示すように、本実施形態の蓄電制御装置１３０は、図５の蓄電制御装置１３０に対して、電流値情報取得部１３３が追加されている。電流値情報取得部１３３は、共振電流検出部１７０から出力された電流値情報を取得する。スイッチ制御部１３２は、セル電圧情報取得部１３１が取得したセル電圧情報および電流値情報取得部１３３が取得した電流値情報に応じたスイッチ制御信号をスイッチ１４０ａ〜１４０ｄに出力する。スイッチ制御信号の内容は、直列共振回路１２０に流れる電流値が０Ａになった場合にその時点で直列共振回路１２０に接続されているセルを直列共振回路１２０から切断させることである。電流値情報取得部１３３は、ハードウェアまたはソフトウェアもしくはこれらの双方によって具現化してもよい。
【００７６】
［装置の動作例］
本実施形態の蓄電装置１００の動作は、図１０に示す蓄電装置１００の等価回路の動作として説明することができる。図１０では、第１のセル（Ｃｅｌｌ１）に対応する第１の正極側のスイッチと第１の負極側のスイッチとが、１つのスイッチＳＷ１として表現されている。また、図１０では、第２のセル（Ｃｅｌｌ２）に対応する第２の正極側のスイッチと第２の負極側のスイッチとが、１つのスイッチＳＷ２として表現されている。共振電流検出部１７０は、第１のセルが直列共振回路１２０に接続された状態すなわちスイッチＳＷ１のオン状態において、第１のセルから直列共振回路１２０に向かう共振電流ｉを検出する。また、共振電流検出部１７０は、第２のセルが直列共振回路１２０に接続された状態すなわちスイッチＳＷ２のオン状態において、直列共振回路１２０から第２のセルに向かう共振電流ｉを検出する。
【００７７】
［タイムチャート］
図１１は、図１０の等価回路のタイムチャートである。
【００７８】
図１１のタイムチャートには、共振電流ｉ（図１１Ａ参照）が０Ａとなる時刻ｔ１からの動作が示されている。時刻ｔ１は、動作開始時刻であってもよい。時刻ｔ１では、共振電流検出部１７０によって０Ａが検出され、蓄電制御装置１３０が、共振電流検出部１７０の検出結果に基づいて、図１１Ｃに示すようにスイッチＳＷ１をオン状態に切り替える。時刻ｔ１が動作開始時刻である場合には、時刻ｔ１では、第１のセルおよび第２のセルの決定を契機としたスイッチＳＷ１の切り替えが行われてもよい。
【００７９】
スイッチＳＷ１がオン状態に切り替わることで、図１０中の端子電圧Ｖｉｎ［Ｖ］は第１のセルの電圧Ｅ１［Ｖ］となり、第１のセルから直列共振回路１２０に向かう正方向に、共振電流ｉが流れる。これにより、第１のセルから直列共振回路１２０への放電が行われる。正方向の共振電流ｉの振幅は、正弦波的に時間変化し、正のピーク値ｉｐｐ（図１１Ａ参照）に達した後に、時刻ｔ２において０Ａになる。このとき、共振電流検出部１７０によって０Ａが検出されることで、蓄電制御装置１３０が、スイッチＳＷ１をオフ状態に切り替え、かつ、スイッチＳＷ２をオン状態に切り替える。
【００８０】
スイッチＳＷ２がオン状態に切り替わることで、端子電圧Ｖｉｎ［Ｖ］は第２のセルの電圧Ｅ２［Ｖ］となり、方向を逆転させた共振電流ｉが、直列共振回路１２０から第２のセルに流れ込む。これにより、直列共振回路１２０から第２のセルへの充電が行われる。逆方向の共振電流ｉの振幅は、正弦波的に時間変化し、負のピーク値ｉｐｎ（図１１Ａ参照）に達した後に、時刻ｔ３において０Ａになる。このとき、共振電流検出部１７０によって再び０Ａが検出されることで、蓄電制御装置１３０が、スイッチＳＷ２をオフ状態に切り替え、かつ、必要に応じてスイッチＳＷ１をオン状態に切り替える。
【００８１】
このような１周期分の動作を必要に応じて繰り返すことで、第１のセルと第２のセルとの間での直列共振回路１２０を介したエネルギーの授受が行われ、両セルの電圧が均等化される。
【００８２】
本実施形態によれば、スイッチの開閉にともなう電力のロスを抑えることができるので、同数のセル間でエネルギーを効率的に授受することができる。
【００８３】
＜７．第３の実施形態の第１の変形例＞
［装置の構成例］
本変形例の蓄電装置１００は、図８の蓄電装置１００に対して、セルと直列共振回路１２０との接続を切り替えるための構成が相違する。以下、詳細に説明する。
【００８４】
本変形例の蓄電制御装置１３０は、第１のセルが直列共振回路１２０に接続された後に直列共振回路１２０に流れる電流の向きが変化した場合に、第１のセルを直列共振回路１２０から切断させる構成である。また、蓄電制御装置１３０は、第２のセルが直列共振回路１２０に接続された後に直列共振回路１２０に流れる電流の向きが変化した場合に、第２のセルを直列共振回路１２０から切断させる構成である。
【００８５】
図１２は、本変形例の蓄電装置１００に備えられた共振電流方向検出部１８０の構成例を示す回路図である。共振電流方向検出部１８０は、大別して、ホール素子１８１、第１、第２の比較器１８２、１８３、第１、第２のＡＮＤ回路１８４、１８５、第１、第２のＤ型フリップフロップ１８６、１８７および第１、第２のＮＯＴ回路１８８、１８９によって構成されている。
【００８６】
ホール素子１８１は、第１の比較器１８２の非反転入力端子（+）および第２の比較器１８３の反転入力端子（−）に接続されている。第１の比較器１８２の反転入力端子（−）および第２の比較器１８３の非反転入力端子（＋）は、接地されている。第１の比較器１８２の出力端子は、第１のＤ型フリップフロップ１８６の入力端子（Ｄ）および第１のＡＮＤ回路１８４の入力端子に接続されている。第２の比較器１８３の出力端子は、第２のＤ型フリップフロップ１８７の入力端子（Ｄ）および第２のＡＮＤ回路１８５の入力端子に接続されている。第１のＤ型フリップフロップ１８６の出力端子（Ｑ）は、第１のＮＯＴ回路１８８の入力端子に接続されている。第２のＤ型フリップフロップ１８７の出力端子（Ｑ）は、第２のＮＯＴ回路１８９の入力端子に接続されている。第１のＮＯＴ回路１８８の出力端子は、第１のＡＮＤ回路１８４の入力端子に接続されている。第２のＮＯＴ回路１８９の出力端子は、第２のＡＮＤ回路１８５の入力端子に接続されている。第１および第２のＤ型フリップフロップ１８６、１８７は、共振電流の共振周波数よりも十分に高い周波数のクロック信号ＣＫが入力される構成である。
【００８７】
共振電流方向検出部１８０の動作例を、図１３のタイムチャートを参照して説明する。
【００８８】
先ず、時刻ｔ１では、図１３Ａに示すように、共振電流ｉすなわち共振電流の向きが、逆方向すなわち直列共振回路１２０からセルに向かう方向から、正方向すなわちセルから直列共振回路１２０に向かう方向に切り替わる。換言すれば、時刻ｔ1では、共振電流ｉの値が、負から正に切り替わる。
【００８９】
これにより、第１の比較器１８２は、ホール素子１８１から正方向の共振電流ｉに対応する電気信号が入力されることで、非反転入力端子（＋）の値が反転入力端子（−）の値よりも高くなる。この結果、図１３Ｂに示すように、時刻ｔ１では、第１の比較器１８２の出力が「Ｈｉｇｈ」（同図におけるＨ）すなわち「１」となる。
【００９０】
一方、第２の比較器１８３は、ホール素子１８１から正方向の共振電流ｉに対応する電気信号が入力されることで、非反転入力端子（＋）の値が反転入力端子（−）の値よりも低くなる。これにより、図１３Ｃに示すように、時刻ｔ１では、第２の比較器１８３の出力が「Ｌｏｗ」（同図におけるＬ）すなわち「０」となる。
【００９１】
第１のＤ型フリップフロップ１８６は、第１の比較器１８２からの出力「Ｈｉｇｈ」がＤ端子に入力されるものの、クロック信号の入力値が「Ｌｏｗ」（図示せず）であることにより、前ステートにおける第１のＤ型フリップフロップ１８６の出力Ｑを保持する。これにより、図１３Ｄに示すように、時刻ｔ１では、第１のＤ型フリップフロップ１８６（第１のＤ型ＦＦ）の出力は「Ｌｏｗ」となる。
【００９２】
一方、第２のＤ型フリップフロップ１８７は、第２の比較器１８３からの出力「Ｌｏｗ」がＤ端子に入力されるものの、クロック信号の入力値が「Ｌｏｗ」（図示せず）であることにより、前ステートにおける第２のＤ型フリップフロップ１８７の出力Ｑを保持する。これにより、図１３Ｅに示すように、時刻ｔ１では、第２のＤ型フリップフロップ１８７（第２のＤ型ＦＦ）の出力は「Ｈｉｇｈ」となる。
【００９３】
第１のＡＮＤ回路１８４には、第１の比較器１８２の出力「Ｈｉｇｈ」と、第１のＤ型フリップフロップ１８６の出力を否定した第１のＮＯＴ回路１８８の出力「Ｈｉｇｈ」とが入力される。これにより、図１３Ｆに示すように、時刻ｔ１では、第１のＡＮＤ回路１８４の出力すなわち論理積は「Ｈｉｇｈ」となる。
【００９４】
一方、第２のＡＮＤ回路１８５には、第２の比較器１８３の出力「Ｌｏｗ」と、第２のＤ型フリップフロップ１８７の出力を否定した第２のＮＯＴ回路１８９の出力「Ｌｏｗ」とが入力される。これにより、図１３Ｇに示すように、時刻ｔ１では、第２のＡＮＤ回路１８５の出力は「Ｌｏｗ」となる。
【００９５】
以上のように、共振電流方向検出部１８０によれば、時刻ｔ１における電流の向きが正方向であることが、第１のＡＮＤ回路１８４の出力「Ｈｉｇｈ」および第２のＡＮＤ回路１８５の出力「Ｌｏｗ」によって検出される。そして、共振電流方向検出部１８０は、検出結果を蓄電制御装置１３０に出力する。
【００９６】
次に、時刻ｔ1から僅かに時間が経過した時刻ｔ２では、第１、第２のＤ型フリップフロップ１８６、１８７に入力されるクロック信号が、図示はしないが、「Ｌｏｗ」から「Ｈｉｇｈ」に切り替わる。これにより、図１３Ｄに示すように、第１のＤ型フリップフロップ１８６の出力は、Ｄ端子の入力値である「Ｈｉｇｈ」に切り替わる。また、図１３Ｅに示すように、第２のＤ型フリップフロップ１８７の出力は、Ｄ端子の入力値である「Ｌｏｗ」に切り替わる。これにより、時刻ｔ２において、第１のＡＮＤ回路１８４の出力は「Ｌｏｗ」に切り替わる。一方、第２のＡＮＤ回路１８５の出力は「Ｌｏｗ」を維持する。
【００９７】
次に、時刻ｔ３では、共振電流ｉの向きが、正方向から逆方向に切り替わる。共振電流方向検出部１８０の動作は、時刻ｔ１のときと「Ｈｉｇｈ」、「Ｌｏｗ」が逆転する。すなわち、時刻ｔ３では、電流の向きが逆方向であることが、第１のＡＮＤ回路１８４の出力「Ｌｏｗ」および第２のＡＮＤ回路１８５の出力「Ｈｉｇｈ」によって検出される。
【００９８】
なお、共振電流方向検出部１８０は、図１２に示した構成に限定されない。
【００９９】
［装置の動作例］
図１４は、本実施形態の蓄電装置１００の動作例を示すフローチャートである。図１４に示す動作例は、本開示に係る蓄電制御方法の一実施形態を含む。
【０１００】
図１４の動作例は、図６に対して、以下の点が相違する。すなわち、図１４では、ステップ６２（Ｓ６２）とステップ６３（Ｓ６３）との間に、ステップ１４１（Ｓ１４１）とステップ１４２（Ｓ１４２）を実行する。また、図１４では、ステップ６４（Ｓ６４）の後に、ステップ１４３（Ｓ１４３）〜ステップ１４６（Ｓ１４６）を実行する。
【０１０１】
具体的には、ステップ１４１（Ｓ１４１）では、共振電流方向検出部１８０により、共振電流ｉの向きを検出する。
【０１０２】
ステップ１４２（Ｓ１４２）では、蓄電制御装置１３０により、ステップ１４１（Ｓ１４１）の検出結果に基づいて、ｉ≦０か否かすなわち共振電流ｉの向きが変化したか否かを判定する。そして、ステップ１４２（Ｓ１４２）において肯定的な判定結果が得られた場合には、ステップ６３（Ｓ６３）に進み、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ１４１（Ｓ１４１）に戻る。
【０１０３】
ステップ１４３（Ｓ１４３）では、共振電流方向検出部１８０により、共振電流ｉの向きを検出する。
【０１０４】
ステップ１４４（Ｓ１４４）では、蓄電制御装置１３０により、ステップ１４３（Ｓ１４３）の検出結果に基づいて、ｉ≧０か否かすなわち共振電流ｉの向きが変化したか否かを判定する。そして、ステップ１４４（Ｓ１４４）において肯定的な判定結果が得られた場合には、ステップ１４５（Ｓ１４５）に進み、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ１４３（Ｓ１４３）に戻る。
【０１０５】
ステップ１４５（Ｓ１４５）では、蓄電制御装置１３０により、電圧均等化処理を終了すべきか否かを判定する。この判定は、例えば、蓄電制御装置１３０に対する外部制御信号の入力の有無や、第１のセルと第２のセルとの電圧差が規定値以内になったか否か等に基づいてもよい。そして、ステップ１４５（Ｓ１４５）において肯定的な判定結果が得られた場合には、ステップ６５（Ｓ６５）に進み、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ１４６（Ｓ１４６）に進む。
【０１０６】
ステップ１４６（Ｓ１４６）では、蓄電制御装置１３０により、第２の正極側のスイッチおよび第２の負極側のスイッチをオフ状態に切り替えて、ステップ６２（Ｓ６２）に進む。
【０１０７】
電圧均等化処理を必要に応じて複数回すなわち複数周期分繰り返す場合、各回のそれぞれにおいて同数セル間でのエネルギー授受がなされれば、異なる回同士の間でエネルギー授受がなされるセル数が異なる場合も、本開示の範囲内である。
【０１０８】
本変形例の蓄電装置１００によれば、第１のセルまたは第２のセルと直列共振回路１２０との間でのエネルギーの移動が完了したとみなせるタイミングを、電流の向きの変化といった簡便な手法で検知して、セルを直列共振回路１２０から切断することができる。これにより、さらに迅速かつ低コストの電圧均等化処理が可能となる。また、共振電流方向検出部１８０により、共振電流の方向を迅速かつ正確に検出することができる。
【０１０９】
＜８．第４の実施形態＞
［装置の構成例］
本実施形態の蓄電装置１００は、図８および図１２の蓄電装置１００に対して、セルと直列共振回路１２０との接続の切り替えタイミングが相違する。以下、詳細に説明する。
【０１１０】
本実施形態の蓄電制御装置１３０は、第２のセルが直列共振回路１２０から切断された後に、設定された期間（以下、待機期間と称する）いずれのセルも直列共振回路１２０から切断された状態を保持する構成である。また、蓄電制御装置１３０は、待機期間中に、セルの電圧に基づいてエネルギーの授受すなわち電圧均等化処理を終了すべきか否かを判定する構成である。
【０１１１】
待機期間の態様は限定されず、セルの電圧の測定および電圧均等化処理の是非の判定に好適な時間が蓄電制御装置１３０に設定されていてもよい。待機期間は変更可能であってもよい。
【０１１２】
［装置の動作例］
［タイムチャート］
図１５は、本実施形態の蓄電装置１００の動作例を、図１１と同様のタイムチャートとして示す図である。
【０１１３】
図１５のタイムチャートでは、時刻ｔ３においてスイッチＳＷ２をオフに切り替えた後に、待機期間Ｔが経過した時刻ｔ４においてスイッチＳＷ１をオンに切り替える。待機期間Ｔ中には、蓄電制御装置１３０が、セル電圧の検出結果に基づいて、電圧均等化処理を終了すべきか否かを判定する。待機期間Ｔでは、共振電流ｉが０Ａになっているため、待機期間Ｔに測定されたセル電圧は、セルの内部インピーダンスの影響を受けない正確な値となる。このような正確なセル電圧に基づいて電圧均等化処理の終了の是非を判定すれば、適切な判定結果を得ることができる。なお、蓄電制御装置１３０は、待機期間Ｔ中に電圧均等化処理を終了すべきと判定した場合には、時刻ｔ４においてスイッチＳＷ１をオンに切り替えない。
【０１１４】
［フローチャート］
図１６は、本実施形態の蓄電装置１００の動作例を、フローチャートとして示す図である。図１６のフローチャートは、図１４のフローチャートに対して、ステップ１４４（Ｓ１４４）の後の処理が相違する。具体的には、図１６では、ステップ１４４（Ｓ１４４）において肯定的な判定結果が得られた後に、ステップ６５（Ｓ６５）、ステップ１６１（Ｓ１６１）およびステップ１６２（Ｓ１６２）を順次実行する。
【０１１５】
具体的には、ステップ１６１（Ｓ１６１）では、蓄電制御装置１３０により、直列共振回路１２０への第１のセルの次の接続を待機期間待って、この待機期間中にセル電圧を測定する。セル電圧は、図４に示したセル電圧検出部１５０ａ、１５０ｂに測定させてもよい。
【０１１６】
ステップ１６２（Ｓ１６２）では、蓄電制御装置１３０により、ステップ１６１（Ｓ１６１）におけるセル電圧の測定結果に基づいて、電圧均等化処理を終了すべきか否かを判定する。そして、ステップ１６２（Ｓ１６２）において肯定的な判定結果が得られた場合には、処理を終了し、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ６２（Ｓ６２）に進む。
【０１１７】
本実施形態によれば、待機期間中に測定された正確なセル電圧に基づいて、電圧均等化処理の終了の是非を適切に判定することができ、ひいては、電圧均等化処理を更に好適化することができる。
【０１１８】
＜９．第４の実施形態の第１の変形例＞
［装置の構成例］
本実施形態の蓄電装置１００は、図１５および図１６に示した蓄電装置１００に対して、セルと直列共振回路１２０との接続の切り替えタイミングが相違する。以下、詳細に説明する。
【０１１９】
本実施形態の蓄電制御装置１３０は、第１のセルが直列共振回路１２０から切断された後にも、待機期間いずれのセルも直列共振回路１２０から切断された状態を保持し、待機期間中に、電圧均等化処理の終了の是非を判定する構成である。この待機期間も、蓄電制御装置１３０に対して変更可能に設定されていてもよい。
【０１２０】
［装置の動作例］
［タイムチャート］
図１７は、本実施形態の蓄電装置１００の動作例を示すタイムチャートである。図１７のタイムチャートでは、時刻ｔ２においてスイッチＳＷ１をオフに切り替えた後に、第２の待機期間Ｔ２が経過した時刻ｔ３においてスイッチＳＷ２をオンに切り替える。また、図１７のタイムチャートでは、時刻ｔ４においてスイッチＳＷ２をオフに切り替えた後に、第１の待機期間Ｔ１が経過した時刻ｔ５においてスイッチＳＷ１をオンに切り替える。待機期間Ｔ１、Ｔ２中には、蓄電制御装置１３０が、セル電圧の検出結果に基づいて、電圧均等化処理を終了すべきか否かを判定する。待機期間Ｔ１、Ｔ２は、互いに同一であってもよく、または、互いに異なってもよい。
【０１２１】
［フローチャート］
図１８は、本実施形態の蓄電装置１００の動作例を示すフローチャートである。図１８のフローチャートは、図１６のフローチャートに対して、ステップ６３（Ｓ６３）とステップ６４（Ｓ６４）との間にステップ１８１（Ｓ１８１）とステップ１８２（Ｓ１８２）を実行する点で相違する。
【０１２２】
具体的には、ステップ１８１（Ｓ１８１）では、蓄電制御装置１３０により、直列共振回路１２０への第２のセルの接続を第２の待機期間待って、この第２の待機期間中にセル電圧を測定する。
【０１２３】
ステップ１８２（Ｓ１８２）では、蓄電制御装置１３０により、ステップ１８１（Ｓ１８１）におけるセル電圧の測定結果に基づいて、電圧均等化処理を終了すべきか否かを判定する。そして、ステップ１８２（Ｓ１８２）において肯定的な判定結果が得られた場合には、処理を終了し、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ６４（Ｓ６４）に進む。
【０１２４】
本変形例の蓄電装置１００によれば、電圧均等化処理の終了の是非を正確に判定する機会を増やすことができる。
【０１２５】
＜１０．第５の実施形態＞
［装置の構成例］
図１９は、本実施形態の蓄電装置１００における直列共振回路１２０の構成例を示す図である。本実施形態における直列共振回路１２０は、第１〜第４の実施形態の直列共振回路１２０に対して、リアクトル１２１およびコンデンサ１２２に加えて、抵抗１２３を有する点が相違する。すなわち、本実施形態における直列共振回路１２０は、ＲＬＣ直列共振回路である。
【０１２６】
［装置の動作例］
本実施形態の蓄電装置１００の動作例は、図２０に示す蓄電装置１００の等価回路の動作例として説明することができる。
【０１２７】
図２０の等価回路において、第１のセル（Ｃｅｌｌ１）および第２のセル（Ｃｅｌｌ２）に流れる共振電流ｉのピーク値Ｉｐｅａｋ［Ａ］は、次の式（１）に示す値となる。
Ｉｐｅａｋ＝（Ｅ１−Ｅ２）／（２×Ｒ）      （１）
但し、式（１）において、Ｅ１は、第１のセルの電圧［Ｖ］である。Ｅ２は、第２のセルの電圧［Ｖ］である。Ｒは、抵抗１２３の値［Ω］である。
【０１２８】
式（１）に示すように、ピーク値Ｉｐｅａｋは抵抗１２３の値に応じて異なり、抵抗値が大きいほど小さいピーク値Ｉｐｅａｋが得られる。
【０１２９】
共振電流ｉ［Ａ］は次の式（２）に示す値となる。
ｉ＝｛（Ｅ１−Ｅ２）／（２×Ｒ）｝×ｓｉｎω０ｔ      （２）
但し、式（２）において、ω０は、次の式（３）で表される共振角周波数［ｒａｄ／ｓ］である。
ω０＝１／（Ｌ×Ｃ）１／２      （３）
但し、式（３）において、Ｌは、リアクトル１２１の自己インダクタンス［Ｈ］であり、Ｃは、コンデンサ１２２の静電容量［Ｆ］である。
なお、式（３）から、共振周波数ｆ０は、ω０／２πとなる。
【０１３０】
式（２）では、前半の半周期すなわちω０ｔが０〜π［ｒａｄ］の期間において、第１のセルから直列共振回路１２０に放電が行われる。一方、後半の半周期すなわちω０ｔがπ〜２π［ｒａｄ］の期間においては、直列共振回路１２０から第２のセルへの充電が行われる。前半の半周期での平均放電電流Ｉｃｈａ［Ａ］および後半の半周期での平均充電電流Ｉｄｉｓ［Ａ］は、式（２）を共振周波数の半周期ずつ積分して平均することで求めることができる。具体的には、平均放電電流Ｉｃｈａおよび平均充電電流Ｉｄｉｓは、次の式（４）に示す値となる。
Ｉｃｈａ＝Ｉｄｉｓ＝（Ｅ１−Ｅ２）／（π×Ｒ）      （４）
ｉが０Ａになったタイミングもしくはｉの方向変化のタイミングでセルと直列共振回路１２０との接続を切り替えれば、第１のセルから第２のセルに、式（４）に相当する電荷を供給することができる。
【０１３１】
本実施形態の蓄電装置１００によれば、抵抗１２３によってピーク電流Ｉｐｅａｋを抑えることができるので、セルへの負担をより有効に低減させることができる。
【０１３２】
＜１１．第５の実施形態の第１の変形例＞
図２１は、本変形例の蓄電装置１００の要部を示す図である。本変形例の蓄電装置１００は、蓄電制御装置１３０が、直列共振回路１２０の抵抗１２３の両端の電位差に基づいて、直列共振回路１２０に流れる電流の向き、大きさを検知する構成である。抵抗１２３の両端の電位差は、電圧検出部１９０によって検出してもよい。
【０１３３】
本変形例の蓄電装置１００によれば、共振電流を検知するために図８の共振電流検出部１７０や図１２の共振電流方向検出部１８０を設ける場合よりも、更にコストを低減させることができる。
【０１３４】
＜１２．第５の実施形態の第２の変形例＞
図２２は、本変形例の蓄電装置１００における直列共振回路１２０を示す図である。図２２の直列共振回路１２０は、図１９の直列共振回路１２０に対して、抵抗１２１が寄生抵抗である点で相違する。寄生抵抗は、リアクトル１２１、回路配線およびスイッチの少なくとも１つの寄生抵抗であってもよい。本変形例によれば、少ない部品点数によって共振電流のピーク値を抑えることができる。
【０１３５】
＜１３．第６の実施形態＞
［装置の構成例］
本実施形態の蓄電装置１００は、第１〜第５の実施形態の蓄電装置１００に対して、セルと直列共振回路１２０との接続を切り替えるための構成が相違する。以下、詳細に説明する。
【０１３６】
本変形例の蓄電制御装置１３０は、直列共振回路１２０とセルとの接続を直列共振回路１２０の共振周波数で切り替える構成である。
【０１３７】
ここで、図１１における時刻ｔ１と時刻ｔ２との間の期間のように、１つのセルが直列共振回路１２０に接続されてから、その１つのセルに替わって他のセルが直列共振回路１２０に接続されるまでの期間を接続切り替え周期と定義する。接続切り替え周期は、直列共振回路１２０の共振周期の半周期であるので、π（Ｌ×Ｃ）１／２［ｓ］となる。本変形例の蓄電制御装置１３０は、このような接続切り替え周期毎に直列共振回路１２０とセルとの接続を切り替える構成ということもできる。
【０１３８】
蓄電制御装置１３０は、共振周波数や接続切り替え周期等の情報が記憶され、この記憶された情報に基づいて、接続の切り替えタイミングを割り出して動作する構成でもよい。
【０１３９】
［装置の動作例］
図２３は、本実施形態の蓄電装置１００の動作例を示すフローチャートである。図２３では、先ず、ステップ２３１（Ｓ２３１）において、蓄電制御装置１３０により、給電側のセルを直列共振回路１２０に接続させる。
【０１４０】
次いで、ステップ２３２（Ｓ２３２）において、蓄電制御装置１３０により、直列共振回路１２０の共振周波数に基づく接続の切り替えタイミングになったか否かを判定する。そして、ステップ２３２（Ｓ２３２）において肯定的な判定結果が得られた場合には、ステップ２３３（Ｓ２３３）に進み、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ２３２（Ｓ２３２）に戻る。
【０１４１】
次いで、ステップ２３３（Ｓ２３３）において、蓄電制御装置１３０により、給電側のセルを直列共振回路１２０から切断させる。
【０１４２】
次いで、ステップ２３４（Ｓ２３４）において、蓄電制御装置１３０により、受電側のセルを直列共振回路１２０に接続させる。
【０１４３】
次いで、ステップ２３５（Ｓ２３５）において、蓄電制御装置１３０により、直列共振回路１２０の共振周波数に基づく接続の切り替えタイミングになったか否かを判定する。そして、ステップ２３５（Ｓ２３５）において肯定的な判定結果が得られた場合には、ステップ２３６（Ｓ２３６）に進み、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ２３５（Ｓ２３５）を繰り返す。
【０１４４】
次いで、ステップ２３６（Ｓ２３６）において、蓄電制御装置１３０により、受電側のセルを直列共振回路１２０から切断させる。
【０１４５】
次いで、ステップ２３７（Ｓ２３７）において、蓄電制御装置１３０は、電圧均等化処理を終了すべき場合には処理を終了し、電圧均等化処理を継続すべき場合にはステップ２３１（Ｓ２３１）に戻る。電圧均等化処理を終了すべきか否かの判断は、ステップ２３７（Ｓ２３７）以前に行ってもよい。
【０１４６】
本実施形態の蓄電装置１００によれば、直列共振回路１２０に流れる電流を監視する必要なく、エネルギーの授受に好適なタイミングでセルの接続を切り替えることができる。
【０１４７】
＜１４．第７の実施形態＞
本実施形態の蓄電装置１００は、第１〜第６の実施形態の蓄電装置１００に対して、直列共振回路１２０の共振周波数が相違する。
【０１４８】
具体的には、本実施形態における直列共振回路１２０の共振周波数は、交流インピーダンス法で測定されたセルの内部インピーダンスのコールコールプロットにおける虚数成分が０となる場合の周波数である。
【０１４９】
ここで、交流インピーダンス法では、セルに交流を印加して周波数を変化させながら、周波数毎の内部インピーダンスを測定する。コールコールプロットは、交流インピーダンス法の測定結果を図示する方法の１つである。コールコールプロットでは、内部インピーダンスの実数成分を横軸にとり、内部インピーダンスの虚数成分を縦軸にとった複素平面上に、交流インピーダンス法で求められた周波数毎のセルの内部インピーダンスをプロットする。
【０１５０】
コールコールプロットの一例を図２４に示す。図２４の横軸は、セルの内部インピーダンスの実部であり、図２４の縦軸は、セルの内部インピーダンスの虚数部である。図２４では、内部インピーダンスの虚数成分が０となる場合の周波数が、ｆｍｉｎ［Ｈｚ］となっている。この場合、ｆｍｉｎが共振周波数となるように直列共振回路１２０を設計すればよい。具体的には、ｆｍｉｎ＝１／｛２π×（Ｌ×Ｃ）１／２｝を満足するように、予めリアクトル１２１の自己インダクタンスＬおよびコンデンサ１２２の静電容量Ｃを選択すればよい。なお、ｆｍｉｎは、１ｋ［Ｈｚ］〜１０ｋ［Ｈｚ］であってもよい。
【０１５１】
本実施形態の蓄電装置１００では、セルと直列共振回路１２０との間を流れる電流にとって、セルの内部インピーダンスは最小となる。したがって、エネルギーを効率的に授受することができる。
【０１５２】
＜１５．第７の実施形態の第１の変形例＞
本変形例の蓄電装置１００は、図２４を参照して説明した蓄電装置１００に対して、直列共振回路１２０の共振周波数の設定の態様が相違する。
【０１５３】
本変形例の蓄電装置１００を説明するためのコールコールプロットの一例を図２５に模式的に示す。図２５の横軸Ｚ’は、セルの内部インピーダンスの実部であり、図２５の縦軸Ｚ”は、セルの内部インピーダンスの虚数部である。図２５には、セルの充電率の一例としてのＳＯＣ(State of Charge)［％］ごとのコールコールプロットが示されている。図２５のコールコールプロットは、FRA (Frequency Response Analyzer)によるセルの内部インピーダンスの測定結果に基づくプロットである。図２５中の具体的な数値はあくまで一例であり、本開示の範囲を何ら限定するものではない。
【０１５４】
図２５に示すように、コールコールプロットは、ＳＯＣに応じて異なる場合がある。コールコールプロットにおける虚数成分が０となる場合の周波数ｆｍｉｎがＳＯＣに応じて異なる場合、ｆｍｉｎをＳＯＣ毎に求め、求められたＳＯＣ毎のｆｍｉｎを総合的に考慮して直流共振回路１２０の共振周波数を設定してもよい。例えば、ＳＯＣ毎のｆｍｉｎの平均値を求め、この平均値が共振周波数となるように直流共振回路１２０を設計してもよい。
【０１５５】
本変形例によれば、ＳＯＣの変化を加味したエネルギーの効率的な授受が可能となる。
【０１５６】
＜１６．第８の実施形態＞
本実施形態の蓄電装置１００は、第１〜第７の実施形態の蓄電装置１００に対して、セルが特定されている。
【０１５７】
具体的には、本実施形態におけるセルは、充電率０％〜１００％の区間のうちの５割以上に亘る一連の区間での電圧変化が０．２５Ｖ以下となる放電特性を有するものである。
【０１５８】
このような放電特性の一例として、正極材がオリビン型リン酸鉄とされたリチウムイオン二次電池を１Ｃ放電した場合の放電曲線を図２６に示す。図２６の放電曲線は、横軸が、充電率の一例としてのＳＯＣ［％］であり、縦軸が、セルの端子電圧［Ｖ］である。図２６の放電曲線は、充電率０％〜１００％の区間のうちの５割以上に亘る一連の区間での電圧変化が０．２５Ｖ以下となっている。具体的には、図２６の放電曲線は、充電率２０％〜９０％の区間における電圧変化が約０．１Ｖとなっている。図２６の放電曲線は、放電開始直後は内部抵抗による電圧降下が大きいが、その後はフラットな特性が続くことから、直列接続で構成した組電池内における電圧のばらつきは小さくなる。セルは、オリビン型リン酸鉄を用いたリチウムイオン二次電池に限定されない。
【０１５９】
ここで、蓄電装置１００は、装置内の温度分布が比較的一様で、負荷電流も自動車などと比較すると変動が少ないため、セル間の電圧のばらつきは小さい。よって、蓄電装置１００では、電圧均等化処理で大電流を使って高速にセル間電圧のばらつきを解消するよりも、少ない電流で無駄なくセルバランスを確保する方が望ましい。そして、本実施形態のような放電特性がフラットなセルを適用すれば、少ない電流での電圧均等化処理の実効性を確保することができる。
【０１６０】
上述の各実施形態および変形例は、これらを適宜組み合わせてもよい。
【０１６１】
各実施形態および変形例に記載された作用効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、他の作用効果があってもよい。本開示は、各実施形態および変形例に記載された複数の作用効果のいずれか一つを奏すればよい。
【０１６２】
また、本開示は、以下のような構成をとることもできる。
（１）直列接続された複数のセルと、
リアクトル及びコンデンサを含む直列共振回路と、
前記セルと前記直列共振回路との接続状態を制御する蓄電制御装置と、を備え、
前記蓄電制御装置は、前記直列共振回路を介して同数のセル間でエネルギーを授受させる構成の蓄電装置。
（２）前記蓄電制御装置は、少なくとも１つのセルを含む第１のセルを前記直列共振回路に接続させた後に、前記第１のセルと同数のセルを含み、前記第１のセルと比較して総電圧が相対的に小さい第２のセルを前記直列共振回路に接続させる構成の（１）記載の蓄電装置。
（３）前記蓄電制御装置は、連続する複数のセルを前記第１のセルに選択し、前記第１のセルと同数の連続するセルを前記第２のセルに選択する構成の（２）記載の蓄電装置。
（４）前記蓄電制御装置は、前記第１のセルが前記直列共振回路に接続された後に前記直列共振回路に流れる電流の向きが変化した場合に、前記第１のセルを前記直列共振回路から切断させる構成の（２）または（３）記載の蓄電装置。
（５）前記蓄電制御装置は、前記第２のセルが前記直列共振回路に接続された後に前記直列共振回路に流れる電流の向きが変化した場合に、前記第２のセルを前記直列共振回路から切断させる構成の（４）記載の蓄電装置。
（６）前記蓄電制御装置は、前記第１及び／又は第２のセルが前記直列共振回路から切断された後に、設定された期間いずれのセルも前記直列共振回路から切断された状態を保持し、前記設定された期間中に、セルの電圧に基づいてエネルギーの授受を終了すべきか否かを判定する構成の（５）記載の蓄電装置。
（７）前記直列共振回路は抵抗を含み、
前記蓄電制御装置は、前記抵抗の両端の電位差に基づいて、前記直列共振回路に流れる電流の向きを検知する構成の（１）、（４）〜（６）のいずれかに記載の蓄電装置。
（８）前記蓄電制御装置は、前記直列共振回路と前記セルとの接続を前記直列共振回路の共振周波数で切り替える構成の（１）〜（３）のいずれかに記載の蓄電装置。
（９）前記直列共振回路の共振周波数は、交流インピーダンス法で測定された前記セルの内部インピーダンスのコールコールプロットにおける虚数成分が０となる場合の周波数である（１）〜（８）のいずれかに記載の蓄電装置。
（１０）前記蓄電制御装置は、電圧が最大のセルを前記第１のセルに含ませる構成の（２）〜（９）のいずれかに記載の蓄電装置。
（１１）前記蓄電制御装置は、電圧が最小のセルを前記第２のセルに含ませる構成の（２）〜（１０）のいずれかに記載の蓄電装置。
（１２）前記セルと前記直列共振回路とを接続又は切断するスイッチを更に備え、
前記蓄電制御装置は、前記スイッチの動作を制御することで前記セルと前記直列共振回路との接続状態を制御する構成の（１）〜（１１）のいずれかに記載の蓄電装置。
（１３）前記セルは、充電率０％〜１００％の区間のうちの５割以上に亘る一連の区間での電圧変化が０．２５Ｖ以下となる放電特性を有する（１）〜（１２）のいずれかに記載の蓄電装置。
（１４）コンピュータを、
直列接続された複数のセルとリアクトル及びコンデンサを含む直列共振回路との接続状態を制御して、前記直列共振回路を介して同数のセル間でエネルギーを授受させる手段
として機能させる蓄電制御プログラム。
【符号の説明】
【０１６３】
１００  蓄電装置
１１０ａ、１１０ｂ  セル
１２０  直列共振回路
１２１  リアクトル
１２２  コンデンサ
１３０  蓄電制御装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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