(57)【要約】【課題】従来の並列蓄電システムにあっては、大規模な並列蓄電システムを想定した充放電に伴う熱損失を抑制する方法は提案されていなかった。そのため、並列蓄電システム全体の熱損失が大きくなるという問題があった。【解決手段】主電池に対し、１台以上の補助電池が並列に接続された並列蓄電システムにおいて、ＤＣＤＣコンバータを含めた並列蓄電システム全体の熱損失を評価し、これらを基に並列蓄電システム全体の熱損失の総和を最小化するものである。そのため、各補助電池の過充放電や過電流を防ぎ、かつ、補助電池の有効利用と、省エネ効果と、電池劣化の抑制とを実現するような電流配分制御装置を提供することができる。【選択図】図１
2016010192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電池、前記主電池と電気的に並列に接続される少なくとも1台以上の補助電池、前記主電池と前記補助電池との間に接続される少なくとも1台以上のＤＣＤＣコンバータ、前記補助電池の電圧を検出する電圧検出器、及び負荷装置を有した並列蓄電システムに用いる電流配分制御装置であって、
前記電流配分制御装置は、
前記補助電池の充電量を推定する充電量推定部、
前記主電池と前記補助電池との間の電流配分を決定する最適化部、
及び所定の制約を満たすように電流を補正する補正部を備え、
前記最適化部は、前記負荷装置から送られてくる電流指令値と、前記電圧検出器の検出電圧とに基づいて、前記主電池、前記補助電池及び前記ＤＣＤＣコンバータの、現在の時刻から一定時間のあいだの熱損失の総和を最小化するような最適電流配分値を決定し、
前記補正部は、前記負荷装置から送られてくる電流指令値と、前記電圧検出器104の検出電圧と、前記充電量推定部から送られてくる充電量推定値とに基づいて、所定の目標充電量、所定の充電量の制約及び所定の充放可能電流値の制約を満たすように、前記最適化部が決定した最適電流配分値を補正する、
並列蓄電システム用の電流配分制御装置。
【請求項２】
充電量推定部は、直前の時刻に最適化部から送られてきた最適電流配分値に基づいて、各補助電池の充電量推定値を計算し、
前記最適化部は、負荷装置から送られてくる電流指令値と、電圧検出器の検出電圧とに基づいて、
ＬＩＢ熱損失係数計算手段によって、全ての補助電池の熱損失係数を計算し、
コンバータ熱損失計算手段によって、全てのＤＣＤＣコンバータの熱損失係数を計算し、
最適電流配分計算手段によって、最適電流配分値を計算して出力し、
補正部は、
前記充電量推定値と、前記最適電流配分値と、前記電圧検出器の検出電圧と、前記負荷装置からの電流指令値とに基づいて、
補正パラメータ計算手段によって、各補助電池の充電量推定値、許容最大充電量、許容最小充電量及び目標充電量を用いて、補正パラメータを計算し、
電流配分指令値計算手段によって、各補助電池の許容最大充電量、許容最小充電量、許容最大充放電電流値、補正パラメータを用いて最適電流配分を補正することで、ＤＣＤＣコンバータへの電流配分指令値を計算して出力する、
請求項１に記載の並列蓄電システム用の電流配分制御装置。
【請求項３】
主電池、前記主電池と電気的に並列に接続される少なくとも1台以上の補助電池、前記主電池と前記補助電池との間に接続される少なくとも1台以上のＤＣＤＣコンバータ、前記補助電池の電圧を検出する電圧検出器、及び負荷装置を有した並列蓄電システムに用いる電流配分制御装置であって、
前記電流配分制御装置は、
前記補助電池102の充電量を推定する充電量推定部、
前記主電池と前記補助電池との間の電流配分を決定する最適化部、
及び前記補助電池の所定の制約を考慮して前記補助電池に流れる電流値の上限と下限の制約を決定する制約決定部を備え、
前記制約決定部は、負荷装置から送られてくる電流指令値と、前記電圧検出器の検出電圧と、充電量推定部から送られてくる充電量推定値とに基づいて、所定の目標充電量、所定の充電量の制約及び所定の充放可能電流値の制約を満たすように、各補助電池ごとの電流配分指令値の上限と下限を決定して最適化部に送り、
前記最適化部は、前記負荷装置から送られてくる電流指令値と、前記電圧検出器の検出電圧とに基づいて、前記制約決定部が決定した各補助電池ごとの電流配分指令値の上限と下限を超えないようにして、前記主電池、前記補助電池及び前記ＤＣＤＣコンバータの、現在の時刻から一定時間のあいだの熱損失の総和を最小化するような最適電流配分値を決定する、
並列蓄電システム用の電流配分制御装置。
【請求項４】
充電量推定部は、直前の時刻に最適化部から送られてきた最適電流配分値に基づいて、各補助電池の充電量推定値を計算し、
制約決定部は、電圧検出器の検出電圧と、電流指令値と、充電量推定値とに基づいて、
補正パラメータ計算手段によって、充電量推定値、許容最大充電量、許容最小充電量、目標充電量を用いて、補正パラメータを計算し、
ＬＩＢ制約値計算手段によって、各補助電池の許容最大充電量、許容最小充電量、許容最大充放電電流値、補正パラメータを用いて、各ＬＩＢの電流値の上限と下限の制約を決定し、
前記最適化部は、負荷装置から送られてくる電流指令値と、電圧検出器の検出電圧と、前記補助電池の所定の制約に基づいて、
ＬＩＢ熱損失係数計算手段によって、全ての補助電池の熱損失係数を計算し、
コンバータ熱損失計算手段によって、全てのＤＣＤＣコンバータの熱損失係数を計算し、
最適電流配分計算手段によって、前記補助電池の電流値の上限と下限の制約の下での最適電流配分値を計算して出力する、
請求項３に記載の並列蓄電システム用の電流配分制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、並列蓄電システムに関し、特定的には、主電池に１または複数の補助電池がコンバータを介して並列に接続された並列蓄電システムにおいて、各電池への電流配分を決めるために搭載される電流配分制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば特許文献１には、並列蓄電システムの電流配分制御装置において、電池温度に基づいて電流配分を決定することで各電池温度の均一化をはかる技術や、充電状態に基づいて電流配分を決定することで各電池充電状態の均一化をはかる技術が開示されている。
また、特許文献２には、並列蓄電システムの電流配分制御装置において、２つの電池の電流配分を熱損失が最小になるように決定するという技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５４３０２号公報
【特許文献２】特開２０１１−５０１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１における電池温度の均一化をはかる電流配分技術は、熱容量が電池ごとに異なる場合には、電流配分に偏りが生じ、並列蓄電システム全体としてみたときの熱損失が大きくなってしまうという問題があった。さらに、一般に、電池内部温度の変化が電池表面温度の変化としてあらわれるまでには時間の遅れがあるため、電池表面温度の計測値を電池温度として用いている場合、電池内部温度の急激な変動に対応できないという問題もあった。
【０００５】
また、上記文献１における電池充電状態の均一化をはかる電流配分技術は、特性の異なる電池（たとえば低出力の電池と高出力の電池）を並列接続した場合に、特定の電池（たとえば低出力の電池）にかかる負担が大きくなって劣化に繋がったり、並列蓄電システム全体の熱損失が大きくなるという問題があった。
【０００６】
一方、上記特許文献２の技術は、放電時に２台の電池で生じる熱損失を最小化するように電流配分を決定しているものの、充電時には大容量の電池のみに電流が流れるため、熱損失が大きくなるという点や、ＤＣＤＣコンバータで生じる熱損失を考慮していない点、電池の内部抵抗が時間変動することを考慮していない点、さらに、３台以上の電池が並列接続された場合を考慮に入れていないという点などが問題として挙げられる。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、主電池に対し、１台以上の補助電池が並列に接続された並列蓄電システムにおいて、ＤＣＤＣコンバータを含めた並列蓄電システム全体の熱損失を最小化しつつ、各補助電池の過充放電や過電流を防ぎ、かつ、補助電池の有効利用と、省エネ効果と、電池劣化の抑制とを実現するような電流配分制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る並列蓄電システムの電流配分制御装置は、主電池、主電池と電気的に並列に接続される少なくとも1台以上の補助電池、主電池と補助電池との間に接続される少なくとも1台以上のＤＣＤＣコンバータ、補助電池の電圧を検出する電圧検出器、及び負荷装置を有した並列蓄電システムに用いる電流配分制御装置である。また、電流配分制御装置は、補助電池の充電量を推定する充電量推定部、主電池と補助電池との間の電流配分を決定する最適化部、及び所定の制約を満たすように電流を補正する補正部を備える。また、最適化部は、負荷装置から送られてくる電流指令値と、電圧検出器の検出電圧とに基づいて、主電池、補助電池及び前記ＤＣＤＣコンバータの、現在の時刻から一定時間のあいだの熱損失の総和を最小化するような最適電流配分値を決定する。さらに、補正部は、負荷装置から送られてくる電流指令値と、電圧検出器104の検出電圧と、充電量推定部から送られてくる充電量推定値とに基づいて、所定の目標充電量、所定の充電量の制約及び所定の充放可能電流値の制約を満たすように、最適化部が決定した最適電流配分値を補正することを特徴とするとするものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る並列蓄電システムの電流配分制御装置においては、上述のように構成したので、全ての蓄電池とコンバータを含めた並列蓄電システム全体の一定時間内の熱損失を最小化することができる。そのため、補助電池の数に依らず、省エネと劣化抑制を同時に実現することができる。また、充電量や充放電可能な電流値、目標充電量などを考慮することにより、各高出力ＬＩＢの過電流や過充電、過放電を防ぎつつ、各補助電池を有効に活用することができ、さらに、補助電池の台数が多くても、短時間で電流配分を計算できるので、高い精度と高い拡張性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の並列蓄電システムの構成を示す構成図である。
【図２】実施の形態１に係る電流配分制御装置の構成図である。
【図３】実施の形態１に係る最適化部の内部構成図である。
【図４】実施の形態１に係る補正部の内部構成図である。
【図５】実施の形態１に係る電流配分制御装置の動作を表わすフローチャート図である。
【図６】ＬＩＢの等価回路図である。
【図７】実施の形態１に係るＬＩＢ０熱損失係数計算手段の内部構成図である。
【図８】実施の形態１に係るＬＩＢｉ熱損失係数計算手段の内部構成図である。
【図９】実施の形態１に係るコンバータｉ熱損失係数計算手段の内部構成図である。
【図１０】実施の形態１に係る最適電流配分計算手段の内部構成図である。
【図１１】実施の形態１に係るＬＩＢｉ電流補正パラメータ計算手段の内部構成図である。
【図１２】実施の形態１に係るＬＩＢｉ電流配分指令値決定手段の内部構成図である。
【図１３】実施の形態２に係る電流配分制御装置の構成図である。
【図１４】実施の形態２に係る電流配分制御装置の動作を表わすフローチャート図である。
【図１５】実施の形態２に係るＬＩＢｉ制約値計算手段の内部構成図である。
【図１６】実施の形態２に係る最適電流計算手段の内部構成図である。
【図１７】実施の形態２に係る制約判定記憶手段の動作を表わすフローチャート図である。
【図１８】実施の形態２に係る制約決定部の内部構成図である。
【図１９】実施の形態２に係る最適化部の内部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
はじめに、この発明の並列蓄電システムの電流配分制御装置の構成、及びその制御方法について、図面を参照しながら説明する。なお、図は模式的なものであり、機能や構造を概念的に説明するものである。また、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。特記する場合を除いて、並列蓄電システム及び電流配分制御装置の基本構成は全ての実施の形態において共通である。また、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通する。
【００１２】
図１は、本形態に係る並列蓄電システムの一構成例を示す図である
本実施の形態に係る並列蓄電システム１は、図１に示すように、充放電が可能な１台の大容量ＬＩＢ１０１（以下、これを単に「ＬＩＢ０」と称する。なお、「ＬＩＢ０」は蓄電池である）と、充放電が可能なｎ台の高出力ＬＩＢ１０２−ｉ（但し、ｉ∈｛１，２，・・・，ｎ｝）（以下、これを単に「ＬＩＢｉ」と称する。なお、「ＬＩＢｉ」は補助電池である）と、大容量ＬＩＢと各高出力ＬＩＢとのあいだで電圧変換を行なうためのＤＣＤＣコンバータ１０３−ｉ（但し、ｉ∈｛１，２，・・・，ｎ｝）と、大容量ＬＩＢや各高出力ＬＩＢの電圧を検出する電圧検出器１０４−ｊ（但し、ｊ∈｛０，１，２，・・・，ｎ｝）と、各電圧検出器の電圧検出値や、少なくとも並列蓄電システムへの電流指令値を含む所定の信号（図１では電流指令値のみ）に基づいて、負荷装置１０６から送られてくる電流指令値に対し、一定の時間間隔ごとにＤＣＤＣコンバータの動作を制御する電流配分制御装置１０５と、を備えて構成される。
【００１３】
なお、負荷装置１０６の構成要素は図示していないが、たとえば、直流電力を蓄積する平滑コンデンサ、直流電力を交流電力に変換するインバータ装置、車両を駆動する電動機などが含まれる。
【００１４】
図２は、本形態に係る電流配分制御装置の一構成例を示す図である。電流配分制御装置１０５は、図２に示すように、各高出力ＬＩＢの充電量を推定する充電量推定部２０１と、並列蓄電システム全体の熱損失を最小化するような電流配分を決定する最適化部２０２と、各高出力ＬＩＢの充電量を含む所定の情報に基づいて最適化部で求めた電流配分を補正する補正部２０３と、を備えて構成される。
【００１５】
電流配分制御装置１０５は、一定の時間間隔Δ［ｓ］ごとに、負荷装置１０６から送られてくる電流指令値Ｉｒｅｆ［Ａ］（Ｉｒｅｆ＞０のとき充電電流、Ｉｒｅｆ＜０のとき放電電流を表わすものとする）と、電圧検出器１０４−０、１０４−１，・・・，１０４−ｎで得られる各ＬＩＢの検出電圧Ｖdet０，Ｖdet１，・・・，Ｖdetｎ［Ｖ］を受信する。そして、これらの情報を基に、充電量推定部２０１、最適化部２０２、補正部２０３で後述する処理を行なうことにより、現在の時刻からΔ秒経過後までの各ＬＩＢｉへの電流配分指令値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎ［Ａ］（一定値）を算出し、このそれぞれをＤＣＤＣコンバータ１０３−ｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）に送信する。
【００１６】
電流配分制御装置１０５の構成部のうち、充電量推定部２０１は、直前の電流指令値に基づき、たとえば電流積算法により各ＬＩＢｉの充電量を推定する。
【００１７】
最適化部２０２は、現在の時刻ｔｋ：＝ｋΔ［ｓ］での電流指令値Ｉｒｅｆに対し、ｔｋからｔｋ＋１までのΔ秒のあいだに並列蓄電システム全体で生じる熱損失が、ＤＣＤＣコンバータ１０３−ｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）への電流Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎ［Ａ］の二次以下の関数で表わせることを利用して、これを最小化するようなΔ秒間の最適電流配分Ｉ１＊，Ｉ２＊，・・・，Ｉｎ＊を計算する。
【００１８】
図３は、最適化部２０２の内部機能構成を示す構成図である。最適化部２０２は、ＬＩＢ熱損失係数計算手段３０１と、コンバータ熱損失係数計算手段３０２と、最適電流配分計算手段３０３を備えている。ＬＩＢ熱損失係数計算手段３０１は、ＬＩＢ０熱損失係数計算手段７０１と、複数のＬＩＢｉ熱損失係数計算手段８０１（ｉ＝１，・・・，ｎ）とを備えており、コンバータ熱損失係数計算手段３０２は、複数のコンバータｉ熱損失係数計算手段９０１（９０１−ｉ；  ｉ＝１，・・・，ｎ）を備えている。
【００１９】
補正部２０３は、電圧検出器１０４で得られた検出電圧と、充電量推定部２０１で得られた充電量推定値と、最適化部２０２で得られた最適電流配分Ｉ１＊，Ｉ２＊，・・・，Ｉｎ＊とに基づき、ＬＩＢｉの充電量と、最大充放電電流と、目標充電量とを考慮して、最適電流配分を補正する。これにより、最終的な電流配分Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎを決定して、これらを、各ＤＣＤＣコンバータ１０３に対し、電流配分の指令値として送信する。
【００２０】
図４は、補正部２０３の内部機能構成を示す構成図である。補正部２０３は、最適化部２０２で得られた最適電流配分を、目標充電量を考慮して補正するための、ＬＩＢｉごとの補正パラメータを決定する補正パラメータ計算手段４０１と、補正パラメータ計算手段４０１で得た補正パラメータや充電量・電流値に関する制約を基にＤＣＤＣコンバータ１０３への電流配分指令値を決定する電流配分指令値計算手段４０２を備えている。補正パラメータ計算手段４０１は、複数の補正パラメータｉ計算手段１１０１（１１０１−ｉ；ｉ＝１，・・・，ｎ）を備えており、電流配分指令値計算手段４０２は、複数の電流配分指令値ｉ計算手段１２０１（１２０１−ｉ；ｉ＝１，・・・，ｎ）を備えている。
【００２１】
以下では、電流配分制御装置１０５の動作を、図５のフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００２２】
まず、ステップｓ５０１では、電流配分制御装置１０５が、負荷装置１０６から送られてくる電流指令値Ｉｒｅｆを取得する。
【００２３】
つぎに、ステップｓ５０２では、電流配分制御装置１０５が、各電圧検出器１０４−ｊで取得した各検出電圧Ｖdetｊを受信する。
【００２４】
それから、ステップｓ５０３では、充電量推定部２０１が、電流配分制御装置が出力した直前の電流配分指令値Ｉｉを用いて、例えば電流積算法により、各ＬＩＢｉの充電量Ｑｉ［Ｃ］を推定する。
【００２５】
ステップｓ５０４では、最適化部２０２のＬＩＢ熱損失係数計算手段３０１が、各ＬＩＢｊのΔ秒間での熱損失量に関わる係数μｊ、νｊを決定する。これは、たとえばＬＩＢの等価回路を利用することにより得ることができる。
【００２６】
図６は、ＬＩＢｊの等価回路モデルである。Ｒｓｊ［Ω］、Ｒｄｊ［Ω］、Ｃｄｊ［Ｆ］、ｑｊ［Ｃ］、Ｅｊ［Ｖ］、Ｖｊ［Ｖ］はそれぞれ、ＬＩＢｊの溶液抵抗、電荷移動抵抗、電気二重層容量、電気二重層に蓄えられた電気量、開回路電圧（ＯＣＶ：Open  Circuit  Voltage）、電池電圧である。ただし、Ｒｓｊ、Ｒｄｊ、Ｃｄｊは交流インピーダンス法などによりあらかじめ値を得ているか、オンラインで値を推定しているものとする。Ｖｊの値には、電圧検出器１０４−ｊによって得られる測定値Ｖdetｊを用いることができる。ｑ０は、直接得ることはできないが、初期値を零とすると、１ステップ前の電流配分Ｉ０−と電気二重層電気量ｑ０−を用いれば、図６より、（１）式のように計算することができる。ｑｉに対しても、ＬＩＢｉに対する電流Ｉｉ’の１ステップ前の値Ｉｉ’−を用いれば、ｑ０のときと同様にして（２）式のように計算することができる。
【００２７】
【数１】
2016010192.tif 000003
（１）
【００２８】
【数２】
2016010192.tif 000004
（２）
【００２９】
以下では、図６から得られるこうした値を利用して、熱損失係数を計算する方法を説明する。
【００３０】
最初に、ＬＩＢ０の熱損失係数μ０、ν０の計算方法を説明する。
ＬＩＢ０において、現在の時刻ｔｋからｔｋ＋１までのΔ秒間で生じる熱損失Ｆ０［Ｊ］は、図５の等価回路において、Ｒｓ０とＲｄ０で生じる熱損失を、ｔｋからｔｋ＋１までの区間で積分すればよいから、（５）第一式のようになる。これを、（１）式と、Ｉｒｅｆと各Ｉｊとの関係式である（３）式とを利用して計算すれば、（４）式で定義される熱損失係数μ０、ν０、σ０を用いて、（５）第二式のように表わすことができる。このμ０、ν０の計算を電流配分制御装置内部で実現させると、図７のようになる。
【００３１】
【数３】
2016010192.tif 000005
（３）
【００３２】
【数４】
2016010192.tif 000006
（４）
【００３３】
【数５】
2016010192.tif 000007
（５）
【００３４】
図７は、ＬＩＢ熱損失係数計算手段３０１内部の、ＬＩＢ０熱損失係数計算手段７０１である。ＬＩＢ０熱損失係数計算手段７０１では、まず、ＬＩＢ０電流記憶手段７０２に記憶された１ステップ前の電流Ｉ０−を、ＬＩＢ０電気二重層電気量計算手段７０３に送る。ＬＩＢ０電気二重層電気量計算手段７０３は、このＩ０−と、ＬＩＢ０電気二重層電気量記憶手段７０４から送られてくる１ステップ前の電気二重層電気量ｑ０−を用いて、（１）式によりｑ０を計算する。ただし、ｑ０の初期値は零とする。ＬＩＢ０電気二重層電気量記憶手段７０４は、ｑ０を受け取って記憶する。乗算部７０６は、電気量ｑ０と値格納部７０５に格納された値を乗算することで、（４）第二式で定義されるν０の値を得て、これを外部に出力する。値格納部７０７は、（４）第一式で定義されるμ０の値を格納しており、これを外部に出力する。総和部７０８は、現在の時刻の電流配分Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎが決定し、補正部から送られてきたら、Ｉ１＋Ｉ２＋・・・＋Ｉｎを計算して、減算部７０９に送る。減算部７０９は、負荷装置１０６から送られてきたＩｒｅｆの値から、減算部７０８から送られてきた値を減算し、これをＩ０の値としてＬＩＢ０電流記憶手段７０２に送る。ＬＩＢ０電流記憶手段７０２は、これを次のステップまで記憶する。
【００３５】
つぎに、ＬＩＢｉの熱損失係数μｉ、νｉの計算方法を説明する。
ＬＩＢｉを流れる電流Ｉｉ’は、ＤＣＤＣコンバータ１０３−ｉによる電流Ｉｉの変換を考えると、（６）式で定義されるｆηｉを用いて、（７）式で表わすことができる。ただし、（６）式のηｃｉ、ηｄｉはそれぞれ、充電時、放電時のＤＣＤＣコンバータ１０３−ｉの変換効率である。
【００３６】
【数６】
2016010192.tif 000008
（６）
【００３７】
【数７】
2016010192.tif 000009
（７）
【００３８】
ＬＩＢｉで生じる熱損失Ｆｉは、（９）第一式のように表わせるから、（２）、（７）式を利用して計算すると、ＬＩＢ０のときと同様にして、（８）式で定義されるμｉ、νｉ、σｉを用いて、（９）第二式のように表わすことができる。このμｉ、νｉの計算を電流配分制御装置内部で実現させると、図８のようになる。
【００３９】
【数８】
2016010192.tif 000010
（８）
【００４０】
【数９】
2016010192.tif 000011
（９）
【００４１】
図８は、ＬＩＢ熱損失係数計算手段３０１内部の、ＬＩＢｉ熱損失係数計算手段８０１である。
ＬＩＢｉ熱損失係数計算手段８０１では、まず、ＬＩＢｉ電流変換係数記憶手段に記憶されたＩｉ’−を、ＬＩＢｉ電気二重層電気量計算手段８０３に送る。ＬＩＢｉ電気二重層電気量計算手段８０３、ＬＩＢｉ電気二重層電気量記憶手段８０４、値格納部８０５、乗算部８０６の説明は、図７のＬＩＢｉ電気二重層電気量計算手段７０３、ＬＩＢｉ電気二重層電気量記憶手段７０４、値格納部７０５、乗算部７０６についての説明と同様であるので省略する。条件分岐部８０７では、負荷装置１０６から送られてきた電流指令値Ｉｒｅｆが正か負かを判定し、正のときηｃｉ、負のとき１／ηｄｉを出力する。除算部８０８は、電圧検出器０、ｉから送られてくるＶdet０とＶdetｉを除算する。乗算部８０９は、条件分岐部８０７と除算部８０８の出力を乗算することで、（６）式で定義されるＩｉ’とＩｉの変換係数ｆηｉを生成する。乗算部８１０は、乗算部８０６の出力と、乗算部８０９の出力を乗算し、（８）第二式で定義されるνｉを外部に出力する。乗算部８１１は、値格納部８１２に格納された値と乗算部８０９の出力の二乗を乗算することで、（８）第一式で定義されるμｉを外部に出力する。乗算部８１３は、現在の時刻の電流配分Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎが決定し、補正部からＩｉが送られてきたら、これと乗算部８０９の出力との乗算を行ない、（７）式で定義されるＩｉ’の値を生成する。ＬＩＢｉ電流変換係数記憶手段８０２はこれを次のステップまで記憶する。
【００４２】
ステップｓ５０５では、最適化部２０２のコンバータ熱損失係数計算手段３０２が、各コンバータｉのΔ秒間での熱損失量に関わる係数ρｉを決定する。
【００４３】
Δ秒間にＤＣＤＣコンバータで生じる熱損失Ｇｉ［Ｊ］は、充電時と放電時の変換効率ηｃｉ、ηｄｉを用いて（１０）式で定義されるｇηｉと、ＬＩＢ０の検出電圧Ｖdet０［Ｖ］、サンプル時間Δと、コンバータｉへの電流Ｉｉと、を用いて、たとえば（１１）式のように表わすことができる。
【００４４】
【数１０】
2016010192.tif 000012
（１０）
【００４５】
【数１１】
2016010192.tif 000013
（１１）
【００４６】
このρｉの計算を電流配分制御装置内部で実現させると、図９のようになる。
図９は、コンバータ熱損失係数計算手段３０２の内部のコンバータｉ熱損失係数計算手段９００を表わした図である。
【００４７】
コンバータｉ熱損失係数計算手段９００においては、まず、条件分岐部９０１が、負荷装置１０６から送られてくるＩｒｅｆの値を基に、（１０）式で定義されるｇηｉを生成する。つぎに、乗算部９０２が、ｇηｉと電圧検出器１０４−０から送られてくるＶdet０との乗算を行なってこの値を出力する。それから、乗算部９０３は、乗算部９０２の出力と、値格納部９０４に格納されたΔを乗算し、ρｉを生成して外部に出力する。
【００４８】
ステップｓ５０６では、最適化部２０２の内部の最適電流配分計算手段３０３が、Δ秒間での並列蓄電システム全体の熱損失を最小化するような最適電流配分Ｉ１＊，Ｉ２＊，・・・，Ｉｎ＊を決定する。最初に最適電流配分の計算方法を説明したあと、この導出を電流配分制御装置１０５の内部で実現する方法を説明する。
【００４９】
Δ秒間のあいだに生じる並列蓄電システム全体の熱損失Ｐｌｏｓｓ［Ｊ］は、（５）式で表わされるＬＩＢ０の熱損失Ｆ０と、（９）式で表わされるＬＩＢｉの熱損失Ｆｉと、（１１）式で表わされるコンバータｉの熱損失Ｇｉを足し合わせて、（１２）式のように表わすことができる。
【００５０】
【数１２】
2016010192.tif 000014
（１２）
【００５１】
Ｐｌｏｓｓを最小化するような最適電流配分Ｉ１＊，Ｉ２＊，・・・，Ｉｎ＊は、Ｐｌｏｓｓの各Ｉｉでの偏微分の値がすべて零になるような配分である。すなわち、Ｉ１＊，Ｉ２＊，・・・，Ｉｎ＊は（１３）式を満たすＩ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎである。
【００５２】
【数１３】
2016010192.tif 000015
（１３）
【００５３】
ＰｌｏｓｓのＩｉによる偏微分の値は、（５）、（９）、（１１）、（１２）式より、（１４）式のようになる。
【００５４】
【数１４】
2016010192.tif 000016
（１４）
【００５５】
よって、（１５）、（１６）、（１７）式で定義される電流ベクトルＩ、ベクトルｂ、行列Ａを用いれば、（１３）式を（１８）式のように表わすことができる。
【００５６】
【数１５】
2016010192.tif 000017
（１５）
【００５７】
【数１６】
2016010192.tif 000018
（１６）
【００５８】
【数１７】
2016010192.tif 000019
（１７）
【００５９】
【数１８】
2016010192.tif 000020
（１８）
【００６０】
あとは、最適電流配分ベクトルＩ＊：＝［Ｉ１＊ Ｉ２＊ ・・・ Ｉｎ＊］Ｔを得るためには、（１８）式の両辺に左からＡ−１を掛ければよい。
【００６１】
なお、一般にｎ×ｎ行列の逆行列を求めるには、ｎ３のオーダーの計算量が必要であることが知られているが、（１７）式のＡの形であれば、Sherman−Morrison−Woodburyの公式を用いてＡ−１を展開することにより、Ａ−１の値を（１９）式のように直接得ることができる（下記の非特許文献１；ｐ．８７−８９）。ただし、（１９）式右辺第一項の非対角成分はすべて０である。
【００６２】
【数１９】
2016010192.tif 000021
（１９）
【００６３】
これにより、高出力ＬＩＢの台数が多い（ｎが大きい）場合にも、制御器の演算による遅れを大幅に小さくすることが可能となる。
【００６４】
なお、非特許文献１は次の文献である。
Ｗ．Ｈ．Ｐｒｅｓｓ，Ｓ．Ａ．Ｔｅｕｋｏｌｓｋｙ，Ｗ．Ｔ．Ｖｅｔｔｅｒｌｉｎｇ，Ｂ．Ｐ．Ｆｌａｎｎｅｒｙ著、丹慶勝市、奥村晴彦、佐藤俊郎、小林誠訳、「Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｒｅｃｉｐｅｓ  ｉｎ  Ｃ［日本語版］Ｃ言語による数値計算のレシピ」、初版、株式会社技術評論社、２００１年１１月１日
【００６５】
以上の方法で求めることができるＩ＊の計算を電流配分制御装置内部で実現させると、図１０のようになる。
【００６６】
図１０は、最適電流配分計算手段３０３の内部構成を表わした構成図である。
最適電流配分計算手段３０３においては、まず、逆行列計算手段１００１が、ＬＩＢ熱損失係数計算手段３０１から送られてくる全μｊを基に、（１９）式で表わされるＡ−１を計算する。つぎに、ｂ計算手段１００２が、負荷装置１０６から送られてくるＩｒｅｆと、ＬＩＢ熱損失係数計算手段３０１から送られてくるμ０と全νｊ、コンバータ熱損失係数計算手段３０２から送られてくる全ρｉを基に、（１６）式を計算する。それから、行列乗算部１００３が、逆行列計算手段１００１の出力Ａ−１とｂ計算手段１００２の出力ｂとを乗算してＡ−１ｂを計算し、これを最適電流配分ベクトルＩ＊として外部に出力する。
【００６７】
ステップｓ５０７では、補正部２０３内部の構成要素である補正パラメータ計算手段４０１が、ステップｓ５０６で決定した最適電流配分を、各ＬＩＢｉの目標充電量に基づいて補正するための補正パラメータβｉを決定する。
【００６８】
βｉは、ＬＩＢｉの充電量推定値Ｑｉと、目標充電量Ｑｉｒｅｆ［Ｃ］、許容最大充電量Ｑｉｍａｘ［Ｃ］、許容最小充電量Ｑｉｍｉｎ［Ｃ］を用いて、たとえば（２０）式のようにして決定する。ただし、ｐ、ｑは、いずれも自然数または無限大であるとする。βｉは必ず０≦βｉ≦１を満たし、ＱｉがＱｉｒｅｆよりも大きく（小さく）、かつＩｒｅｆが正（負）であるとき、ＱｉとＱｉｒｅｆとの差が大きいほど大きな値をとるようになっている。つまり、ＱｉがＱｉｒｅｆから遠ざかるような電流指令値のとき、βｉは大きな値をとる。
【００６９】
【数２０】
2016010192.tif 000022
（２０）
【００７０】
このβｉの計算を電流配分制御装置内部で実現させると、図１１のようになる。
図１１は、補正パラメータ計算手段４０１内部の、補正パラメータｉ計算手段１１０１の内部構成を表わした図である。
【００７１】
補正パラメータｉ計算手段１１０１においては、まず、充電量推定部２０１から送られてくる充電量推定値Ｑｉと、値格納部１１０２に格納されたＱｉｒｅｆを基に、減算部１１０３がＱｉ−Ｑｉｒｅｆを計算する。減算部１１０４は、値格納部１１０５に格納されたＱｉｍａｘと値格納部１１０２に格納されたＱｉｒｅｆを基に、Ｑｉｍａｘ−Ｑｉｒｅｆを計算する。除算部１１０６は、減算部１１０３と減算部１１０５の出力を基に、（Ｑｉ−Ｑｉｒｅｆ）／（Ｑｉｍａｘ−Ｑｉｒｅｆ）を計算する。総乗部１１０７は、除算部１１０６の出力のｐ乗を計算する。一方、除算部１１０８は、値格納部に格納されたＱｉｒｅｆと充電量推定値Ｑｉを基に、Ｑｉｒｅｆ−Ｑｉを計算する。除算部１１０９は、値格納部１１０２に格納されたＱｉｒｅｆと、値格納部１１１０に格納されたＱｉｍｉｎを基に、Ｑｉｒｅｆ−Ｑｉｍｉｎを計算する。除算部１１１１は、減算部１１０８の出力と減算部１１０９の出力を基に、（Ｑｉｒｅｆ−Ｑｉ）／（Ｑｉｒｅｆ−Ｑｉｍｉｎ）を計算する。総乗部１１１２は、除算１１１１の出力のｑ乗を計算する。条件分岐部１１１３は、減算部１１０３の出力Ｑｉ−Ｑｉｒｅｆの正負と、負荷装置１０６から送られてくるＩｒｅｆの正負を基に、総乗部１１０７の出力と、相乗部１１１２の出力と、値格納部１１１４に格納された０のいずれかを（２０）式のようにして選択し外部に出力する。
【００７２】
ステップｓ５０８では、電流指令値計算手段４０２が、ステップｓ５０６で決定したＩ＊と、ステップｓ５０７で決定した各βｉと、電流指令値Ｉｒｅｆを基に、各ＬＩＢの充電量や充放電電流に関する制約に考慮しつつ、各コンバータｉへの電流指令値Ｉｉを決定する。
【００７３】
ＬＩＢｉの充電量が、その上限や下限を超えないようにするためには、充電量が、その許容最大値Ｑｉｍａｘ［Ｃ］、許容最小値Ｑｉｍｉｎ［Ｃ］を、Δ秒後に超えないように、電流配分を補正する。すなわち、Ｉ１＊，Ｉ２＊，・・・，Ｉｎ＊を補正したあとの最終的な電流配分Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎが、不等式（２１）を満たすようにする。
【００７４】
【数２１】
2016010192.tif 000023
（２１）
【００７５】
なお、ＱｉｍａｘはＬＩＢｉの満充電量（ＦＣＣ：Ｆｕｌｌ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｓｔａｔｅ）としてもよいし、ＦＣＣより少し小さめの値にしてもよい。Ｑｉｍｉｎも、零にしてもよいし、零より少し大きめの値にしてもよい。
【００７６】
それから、ＬＩＢｉの電流値Ｉｉは、充電時には許容最大充電電流Ｉｉｍａｘ［Ａ］を上回らないように、放電時には許容最大放電電流Ｉｉｍｉｎ［Ａ］を下回らないように、（２２）式を満たさなければならない。ＩｉｍａｘとＩｉｍｉｎの値は、ＬＩＢｉの仕様から決めてもよいし、可能であれば、時間やＬＩＢの状態によって変動するような値としてもよい。
【００７７】
【数２２】
2016010192.tif 000024
（２２）
【００７８】
さらに、将来の充放電に備えたり、ＬＩＢの劣化を抑制したりするために、ＬＩＢｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）の充電量を目標充電量Ｑｉｒｅｆ［Ｃ］に近付けたい。この要求を満たすためには、ステップｓ５０７で決定したβｉを用いて、Ｉｉ＊を（１−βｉ）Ｉｉ＊というふうに補正する。このβｉを用いて補正すれば、（２０）式より、充電量Ｑｉが目標充電量Ｑｉｒｅｆから離れていて、しかも、電流Ｉｉ＊を流すことでさらにＱｉｒｅｆから離れてしまうような場合に、電流値が絶対値の小さい値に制限される。
【００７９】
補正項βｉをもちいてＩｉ＊を補正しつつ、（２０）式と（２１）式の制約を満たすためには、最終的な電流配分を、（２３）式によって決定すればよい。
【００８０】
【数２３】
2016010192.tif 000025
（２３）
【００８１】
このＩｉの計算を電流配分制御装置内部で実現させると、図１２のようになる。
図１２は、電流指令値計算手段４０２内部の、ＬＩＢｉ電流指令値計算手段１２０１の内部構成を表わした図である。
【００８２】
ＬＩＢｉ電流指令値計算手段１２０１においては、減算部１２０２が、値格納部１２０３に格納された１と、補正パラメータ計算手段４０１から送られてきたβｉとの減算を行ない、１−βｉを生成する。乗算部１２０４は、減算部１２０２の出力と、最適化部２０２の出力Ｉｉ＊との乗算を行ない、（１−βｉ）Ｉｉ＊を生成する。また、減算部１２０５は、値格納部１２０６に格納されたＱｉｍａｘと、充電量推定部２０１から送られてくる充電量推定値Ｑｉとの減算を行ない、Ｑｉｍａｘ−Ｑｉを生成する。
ｆηｉ計算手段１２０７１は、電圧検出器１０４−０、１０４−ｉ及び負荷装置１０６から送られてきたＶｄｅｔ０、Ｖｄｅｔｉ及びＩｒｅｆを基に、ｆηｉを生成する。ｆηｉの具体的な計算方法は既に説明したとおりである。乗算部１２０７２は、ｆηｉ計算手段１２０７１と値格納部１２０７３に格納されたΔの乗算を行なう。除算部１２０８は、減算部１２０５と乗算部１２０７２の出力値の除算を行ない、（Ｑｉｍａｘ−Ｑｉ）／ｆηｉΔを生成する。
最小値出力部１２０９は、乗算部１２０４の出力値と、除算部１２０８の出力値と、値格納部１２１０に格納されたＩｉｍａｘの３つの値のうち、最小値を出力する。一方、減算部１２１１は、充電量推定部２０１から送られてくる充電量推定値Ｑｉと、値格納部１２１２に格納されたＱｉｍｉｎとの減算を行ない、Ｑｉｍｉｎ−Ｑｉを生成する。除算部１２１３は、減算部１２１１の出力と、乗算部１２０７２の出力値の除算を行ない、（Ｑｉｍｉｎ−Ｑｉ）／ｆηｉΔを生成する。
最大値出力部１２１４は、乗算部１２０４の出力値と、除算部１２１３の出力値と、値格納部１２１５に格納されたＩｉｍｉｎのうち、最大のものを出力する。条件分岐部１２１６は、最適化部２０２から送られてきたＩｉ＊の正負と、負荷装置１０６から送られてきたＩｒｅｆの正負とを基に、最小値出力部１２０９と、最大値出力部１２１４と、値格納部１２１７から、（２３）式のようにしてＩｉを決定する。以上のようにして決定した電流配分指令値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎは、電流配分制御装置から、それぞれＤＣＤＣコンバータｉへ指令値として送られる。
【００８３】
上述した本形態を要約すると次ぎのようになる。本形態の並列蓄電システム用の電流配分制御装置105は、主電池101、主電池101と電気的に並列に接続される少なくとも1台以上の補助電池102、主電池101と補助電池102との間に接続される少なくとも1台以上のＤＣＤＣコンバータ103、補助電池102の電圧を検出する電圧検出器104、及び負荷装置106を有した並列蓄電システムに用いる電流配分制御装置105である。
そして、電流配分制御装置105は、補助電池102の充電量を推定する充電量推定部201、主電池101と補助電池102との間の電流配分を決定する最適化部202、及び所定の制約を満たすように電流を補正する補正部203を備える。
また、最適化部202は、負荷装置106から送られてくる電流指令値と、電圧検出器104の検出電圧とに基づいて、主電池101、補助電池102及びＤＣＤＣコンバータ103について、現在の時刻から一定時間のあいだの熱損失の総和を最小化するような最適電流配分値を決定する。
また、補正部203は、電圧検出器104の検出電圧と、負荷装置106から送られてくる電流指令値と、充電量推定部201から送られてくる充電量推定値とに基づいて、所定の目標充電量、所定の充電量の制約及び所定の充放可能電流値の制約を満たすように、最適化部202が決定した最適電流配分値を補正する。
【００８４】
以上のような、本形態に係る電流配分制御装置によれば、並列蓄電システム全体の熱損失を最小化するような電流配分を基にして電流配分を決めるので、省エネや高出力ＬＩＢの劣化抑制につながる。さらに、各高出力ＬＩＢの充放電に関する制約条件を考慮して電流配分を決めるので、電池への負荷を軽減した利用が可能となり、長寿命化につながる。また、高出力ＬＩＢの台数が多くても、短時間で電流配分を決定することができる。
【００８５】
なお、本実施の形態１では、並列蓄電システム用の電流配分制御装置105において、充電量推定部201は、直前の時刻に最適化部202から送られてきた最適電流配分値に基づいて、各補助電池102の充電量推定値を計算している。
また、最適化部202では、負荷装置106から送られてくる電流指令値と、電圧検出器104の検出電圧とに基づいて、ＬＩＢ熱損失係数計算手段301によって、全ての補助電池102の熱損失係数を計算し、コンバータ熱損失計算手段302によって、全てのＤＣＤＣコンバータ103の熱損失係数を計算し、最適電流配分計算手段303によって、最適電流配分値を計算して出力している。
また、補正部203は、検出電圧値と、充電量推定値と、最適電流配分値と、負荷装置106からの電流指令値とに基づいて、補正パラメータ計算手段401によって、各補助電池102の充電量推定値、許容最大充電量、許容最小充電量及び目標充電量を用いて、補正パラメータを計算し、電流配分指令値計算手段402によって、各補助電池102の許容最大充電量、許容最小充電量、許容最大充放電電流値、補正パラメータを用いて最適電流配分を補正することで、ＤＣＤＣコンバータ103への電流配分指令値を計算して出力している。
【００８６】
以上のような、本形態に係る電流配分制御装置によれば、並列蓄電システム全体の熱損失を最小化するような電流配分を基にしつつ、充電量の制約や、最大充放電電流を守り、充電量目標値なども考慮して、ＤＣＤＣコンバータへの電流配分指令値を決定することができる。また、最適化部において、最適電流配分を求めるとき、逆行列の計算をするかわりに、値を代入するだけでよい点や、高出力ＬＩＢの制約を考慮して電流配分を補正するときに、繰り返し計算が不要であることから、高出力ＬＩＢの台数が多くても、短時間で電流配分を決定することができる。
【００８７】
実施の形態２．
図１３は、本発明の実施の形態２に係る電流配分制御装置の一構成例を示す図である。なお、本形態２に係る並列蓄電システムの構成は、実施の形態１に係る並列蓄電システムと同一であるので、ここでは説明を省略する。
【００８８】
本実施の形態２に係る電流配分制御装置は、図１３に示すように、各高出力ＬＩＢの充電量を推定する充電量推定部１３０１と、各高出力ＬＩＢの充電量推定値や、最大充放電電流や、目標充電量を考慮して、各高出力ＬＩＢの電流値の上限・下限を与える制約条件を決定する制約決定部１３０２と、制約決定部で決定した制約条件の下で、並列蓄電システム全体の熱損失を最小化するような電流配分を決定する最適化部１３０３と、を備えて構成される。
【００８９】
図１８は、制約決定部１３０２の内部構成を示したものであり、制約決定部１３０２は、補正パラメータ計算手段１３０２０とＬＩＢ制約値計算手段１５００を備えている。補正パラメータ計算手段１３０２は、その内部に補正パラメータｉ計算手段１３０２１（ｉ＝１，・・・，ｎ）を備えており、ＬＩＢ制約値計算手段１５００は、その内部にＬＩＢｉ制約値計算手段１５０１（ｉ＝１，・・・，ｎ）を備えている。
【００９０】
以下では、電流配分制御装置が電流配分指令値Ｉ１＊，Ｉ２＊，・・・，Ｉｎ＊を決定し、各ＤＣＤＣコンバータに指令値として送るまでの方法を、図１４のフローチャートを用いて具体的に説明する。
【００９１】
ステップｓ１４０１では、電流配分制御装置１０５が、負荷装置１０６から送られてくる電流指令値Ｉｒｅｆを取得する。
【００９２】
ステップｓ１４０２では、電流配分制御装置１０５が、各電圧検出器１０４−ｊで取得した各検出電圧Ｖdetｊを受信する。
【００９３】
ステップｓ１４０３では、充電量推定部１３０１が、例えば電流積算法により、直前の時刻に最適化部１３０３から取得した電流配分指令値に基づき、各ＬＩＢｉの充電量Ｑｉ［Ｃ］を推定する。
【００９４】
ステップｓ１４０４では、制約決定部１３０２内部の補正パラメータｉ計算手段１３０２１が、実施の形態１における補正パラメータｉ計算手段１１０１と同一の構成によって、各ＬＩＢｉの目標充電量Ｑｉｒｅｆに基づいて、次のステップｓ１４０４で電流制約を補正するために、（２０）式で表わされる補正パラメータβｉを計算する。
【００９５】
ステップｓ１４０５では、制約決定部１３０２内部のＬＩＢｉ制約値計算手段１５０１が、電圧検出器１０４−０、１０４−ｉから送られてくる検出電圧Ｖｄｅｔ０、Ｖｄｅｔｉと、負荷装置１０６から送られてきた電流指令値Ｉｒｅｆと、充電量推定部１３０１で推定した充電量推定値Ｑｉを基に、ＬＩＢｉの電流Ｉｉに関する制約条件を決定する。具体的には、たとえば、（２０）、（２１）、（２２）式から、Ｉｉのとりうる最大値Ｉｉｍａｘ＊と最小値Ｉｉｍｉｎ＊を（２４）式のようにして決定する。
【００９６】
【数２４】
2016010192.tif 000026
（２４）
【００９７】
このＩｉｍａｘ＊とＩｉｍｉｎ＊の計算を電流配分制御装置内で実現させると、図１５のようになる。
図１５は、制約決定部１３０２内部の、ＬＩＢｉ制約値計算手段１５０１の構成を表わした図である。
【００９８】
ＬＩＢｉ制約値計算手段１５０１において、減算部１５０２は、補正パラメータ計算手段１３０２の内部の補正パラメータｉ計算手段で計算され、送られてきたβｉと、値格納部１５０３に格納された値１とを減算し、１−βｉを生成する。減算部１５０４は、値格納部１５０５に格納された許容最大充電量Ｑｉｍａｘと、充電量推定部１３０１から送られてきた充電量推定値Ｑｉとを減算し、Ｑｉｍａｘ−Ｑｉを生成する。
ｆηｉ計算手段１５０６１は、電圧検出器１０４−０、１０４−ｉ及び負荷装置１０６から送られてきたＶｄｅｔ０、Ｖｄｅｔｉ及びＩｒｅｆを基に、ｆηｉを生成する。ｆηｉの具体的な計算方法は実施の形態１において説明したとおりである。乗算部１５０６２は、ｆηｉ計算手段１５０６１と値格納部１５０６３に格納されたΔの乗算を行ない、除算部１５０７は、減算部１５０４と乗算部１５０６２の出力値の除算を行ない、（Ｑｉｍａｘ−Ｑｉ）／ｆηｉΔを生成する。
最小値出力部１５０８は、除算部１５０７の出力と、値格納部１５０９に格納されたＩｉｍａｘとを比較して、小さいほうの値を出力する。乗算部１５１０は、減算部１５０２の出力と、最小値出力部１５０８の出力とを乗算した値を出力する。減算部１５１１は、Ｑｉと、値格納部１５１２に格納されたＱｉｍｉｎとを減算し、Ｑｉｍｉｎ−Ｑｉを生成する。除算部１５１３は、除算部１５１１の出力と、乗算部１５０６２の出力値の除算を行ない、（Ｑｉｍｉｎ−Ｑｉ）／ｆηｉΔを生成する。
最大値出力部１５１４は、除算部１５１３と、値格納部１５１５に格納されたＩｉｍｉｎとを比較して、大きいほうの値を出力する。乗算部１５１６は、減算部１５０２の出力と、最大値出力部１５１４の出力とを乗算した値を出力する。条件分岐部１５１７は、負荷装置１０６から送られてきたＩｒｅｆの値と、乗算部１５１０の出力と、値格納部１５１８に格納された値０と、乗算部１５１６の出力とを基に、Ｉｉｍａｘ＊とＩｉｍｉｎ＊を出力する。具体的には、Ｉｒｅｆ＞０のとき、乗算部１５１０の出力をＩｉｍａｘ＊の値として選択し、０をＩｉｍｉｎ＊の値として選択する。Ｉｒｅｆ＜０のとき、０をＩｉｍａｘ＊の値として選択し、乗算部１５１６の出力をＩｉｍｉｎ＊の値として選択する。このようにして、制約値計算手段１５０１は、（２４）式に従うＩｉｍａｘ＊とＩｉｍｉｎ＊を外部に出力する。
【００９９】
ステップｓ１４０６では、最適化部１３０３内部のＬＩＢ熱損失係数計算手段が、各ＬＩＢｊのΔ秒間での熱損失量に関わる係数μｊ、νｊを計算する。
【０１００】
図１９は、最適化部１３０３の内部構成を表わした構成図である。最適化部１３０３は、ＬＩＢ熱損失係数計算手段１３０３１と、コンバータ熱損失係数計算手段１３０３２と、最適電流配分計算手段１６００とを備えて構成されている。ＬＩＢ熱損失係数計算手段１３０３１は、ＬＩＢ０熱損失係数計算手段１３０３１１と、ＬＩＢｉ熱損失係数計算手段１３０３１２（ｉ＝１，・・・，ｎ）とによって構成され、コンバータ熱損失係数計算手段１３０３２は、コンバータｉ熱損失係数計算手段１３０３２１（ｉ＝１，・・・，ｎ）によって構成されている。
【０１０１】
ＬＩＢ０熱損失係数計算手段とＬＩＢｉ熱損失係数計算手段によるμｊとνｊの計算方法は、実施の形態１において説明したとおりである。
【０１０２】
ステップｓ１４０７では、最適化部１３０３内部のコンバータ熱損失係数計算手段１３０３２が、内部で各コンバータｉのΔ秒間での熱損失量に関わる係数ρｉを計算する。コンバータｉ熱損失係数計算手段１３０３２１によるρｉの計算方法は、実施の形態１において説明したとおりである。
【０１０３】
ステップｓ１４０８では、最適化部１３０３内部の最適電流配分計算手段１６００が、複合電源システム全体の熱損失Ｐｌｏｓｓを最小化する最適電流配分の候補となる値を計算する。この計算を図１６を用いて詳細に説明する。
【０１０４】
【数２５】
2016010192.tif 000027
（２５）
【０１０５】
図１６は、最適電流配分計算手段１６００の内部構成を表わした構成図である。
最適電流配分計算手段１６００の内部において、逆行列計算手段１６０１は、ＬＩＢ熱損失係数計算手段１３０３１内部で計算したμｊと、後述する制約判定記憶手段１６０５の出力ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｍとを基に、（２６）式で表わされるＡpar−１を計算して出力する。初期状態では、ｐｉ＝ｉ、ｍ＝ｎであるとする。
【０１０６】
【数２６】
2016010192.tif 000028
（２６）
【０１０７】
減算部１６０２は、負荷装置１０６から送られてくるＩｒｅｆと、制約判定記憶手段１６０５から送られてくるｒとを減算してＩｒｅｆ−ｒを計算し、これをＩｒｅｆｐａｒとして出力する。初期状態では、ｒ＝０である。ｂpar計算手段１６０３は、制約判定記憶手段１６０５の出力ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｍと、減算部１６０２の出力Ｉｒｅｆｐａｒと、ＬＩＢ熱損失係数計算手段１３０３１で計算されたμ０、νｊ（ｊ＝０，１，・・・，ｎ）と、コンバータ熱損失係数計算手段１３０３２内部で計算されたρｉ（ｉ＝１，・・・，ｎ）とを基に、（２７）式で定義されるｂparを計算し出力する。
【０１０８】
【数２７】
2016010192.tif 000029
（２７）
【０１０９】
乗算部１６０４は、逆行列計算手段１６０１の出力とｂpar計算手段１６０３の出力を乗算し、Ａpar−１ｂparをＩparとして出力する。
【０１１０】
ステップｓ１４０９では、最適電流配分計算手段１６００が、ｓ１４０８で求めたＩ(―)が制約を満たしているかどうか判定し、満たしているときは終了し、記憶している電流配分指令値Ｉ１＊，Ｉ２＊，・・・，Ｉｎ＊をそれぞれコンバータ１，２，・・・，ｎに送信する。制約を満たしていないときは、ステップｓ１４１０でパラメータを更新してステップｓ１４０８に戻る。
【０１１１】
このステップｓ１４０９とステップｓ１４１０の部分を、図１６を用いて詳細に説明する。
制約判定記憶部１６０５は、乗算部１６０４の出力Ｉparと、制約決定部１３０２から送られてきた各ＬＩＢｉの制約値Ｉｉｍａｘ＊、Ｉｉｍｉｎ＊と、制約判定記憶手段自体が直前に求めたｒ、ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｍを基に、後述するｒとｐ１，ｐ２，・・・，ｐｍと確定電流とを出力する。この部分を図１７のフローチャートを用いて具体的に説明する。
【０１１２】
図１７は、制約判定記憶手段１６０５の動作を説明するフローチャートである。
まず、ブロック１７０１とブロック１７０２は、ループの両端を表わしており、この二つのブロックに挟まれた部分の動作は、ｉ＝１からｍまでのｍ回行なわれる。ブロック１７０３は、Ｉparｐｉ≧Ｉｐｉｍａｘ＊が成り立つかどうかの判定を行ない、成り立つときはブロック１７０４にすすみ、成り立たないときはブロック１７０６にすすむ。ブロック１７０４では、Ｉｐｉ＊＝Ｉｐｉｍａｘ＊として、これを確定電流記憶手段１６０６に送る。ブロック１７０５では、ｒにｒ＋Ｉｐｉｍａｘ＊を代入する。ブロック１７０６では、Ｉparｐｉ≦Ｉｐｉｍｉｎ＊が成り立つかどうかの判定を行ない、成り立つときはブロック１７０７にすすみ、成り立たないときはブロック１７０９にすすむ。ブロック１７０７では、Ｉｐｉ＊＝Ｉｐｉｍｉｎ＊として、これを確定電流記憶手段１６０６に送る。ブロック１７０８では、ｒにｒ＋Ｉｐｉｍｉｎ＊を代入する。ブロック１７０９では、ループのあいだを通してｐｉを記憶しておく。ループ終了後、ブロック１７１０では、ｒと、ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｍを出力し、そのあと、制約判定記憶手段内のｐ１，ｐ２，・・・，ｐｍの記憶をリセットする。以上が、制約判定記憶手段１６０５の動作である。
【０１１３】
確定電流記憶手段１６０６は、制約判定記憶手段１６０５からＩｐｉ＊が送られてくるたびに記憶する。ｉ＝１，２，・・・，ｎのすべての電流配分指令値が送られてきたところで、Ｉ１＊，Ｉ２＊，・・・，Ｉｎ＊を出力し、それぞれをコンバータ１，２，・・・，ｎに送信する。終了判定部１６０７は、制約判定記憶手段１６０５からｐ１，ｐ２，・・・，ｐｍが出力されなくなったとき（つまり、制約を超える電流配分がなくなったとき）、スイッチを閉じて、乗算部１６０４の出力Ｉparを確定電流記憶手段１６０６に送り、確定電流記憶手段１６０６は、この各要素を最適電流として記憶し、それまでに記憶していた残りの要素と併せてＩ１＊，Ｉ２＊，・・・，Ｉｎ＊として出力する。
【０１１４】
具体例として、ｎ＝４のときの最適電流配分計算手段１６００の働きを図１８とともに説明する。
【０１１５】
まず、最初は、ｍ＝４、ｐ１＝１、ｐ２＝２、ｐ３＝３、ｐ４＝４、
Ｉｒｅｆｐａｒ＝Ｉｒｅｆであって、逆行列計算手段１６０１において、
（２８）式のＡpar−１を計算する。
【０１１６】
【数２８】
2016010192.tif 000030
（２８）
【０１１７】
つぎに、ｂpar計算手段１６０３において、（２９）式のｂparを計算する。
【０１１８】
【数２９】
2016010192.tif 000031
（２９）
【０１１９】
ここから乗算部１６０４でＡpar−１ｂparを計算し、これをＩparとして制約判定記憶部１６０５に送る。制約判定記憶部１６０５では、図１７のフローチャートをたどると、たとえば制約を満たさない電流がＩpar１とＩpar３であり、Ｉpar１＞Ｉ１ｍａｘ＊、Ｉpar３＞Ｉ３ｍａｘ＊のとき、Ｉ１＊＝Ｉ１ｍａｘ＊、Ｉ３＊＝Ｉ３ｍａｘ＊として確定電流記憶手段１６０６に送信し、確定電流記憶手段１６０６はこれらを記憶する。図１７のループが終了すると、ｒ＝Ｉ１ｍａｘ＊＋Ｉ３ｍａｘ＊、ｐ１＝２、ｐ２＝４（ｍ＝２）を出力する。そして乗算部１６０２に戻ると、乗算部１６０２は
Ｉｒｅｆｐａｒ＝Ｉｒｅｆ−ｒを計算する。ｐ１＝２、ｐ２＝４だから、逆行列計算手段１６０１の出力は（３０）式となる。
【０１２０】
【数３０】
2016010192.tif 000032
（３０）
【０１２１】
また、ｂpar計算手段１６０３の出力は、（３１）式のｂparを計算する。
【０１２２】
【数３１】
2016010192.tif 000033
（３１）
【０１２３】
そして再びここから乗算部１６０４でＡpar−１ｂparを計算し、これをＩparとして制約判定記憶部１６０５に送る。このとき制約に違反する要素がなかったとすると、ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｍが存在せず（ｍ＝０）、終了判定部１６０７でスイッチが閉じ、Ｉparの要素がそのままＩ２＊、Ｉ４＊として確定電流配分１６０６に送られる。確定電流配分１６０６にはＩ１＊，Ｉ２＊，Ｉ３＊，Ｉ４＊のすべてがそろったので、これが出力され、それぞれがコンバータｉに電流配分指令値として送られる。
【０１２４】
以上の方法は、Ｐｌｏｓｓを、（２５）式の制約の下で最小化するという問題に対し、有効制約法と同様の方法で、効率的に解を得るものとなっている。繰り返しの結果ステップｓ１４０８の計算を行なう回数は、高々ｎ回であり、また、Ａpar−１の計算も通常はｎ３のオーダーの時間がかかるところが、（２６）式を用いて計算しているので、全体として短い時間で解を得ることができる。
【０１２５】
上述した本実施の形態２を要約すると次ぎのようになる。本形態の並列蓄電システム用の電流配分制御装置105は、主電池101、主電池101と電気的に並列に接続される少なくとも1台以上の補助電池102、主電池101と補助電池102との間に接続される少なくとも1台以上のＤＣＤＣコンバータ103、補助電池102の電圧を検出する電圧検出器104、及び負荷装置106を有した並列蓄電システムに用いる電流配分制御装置105である。
そして、電流配分制御装置105は、補助電池102の充電量を推定する充電量推定部201、主電池101と補助電池102との間の電流配分を決定する最適化部1303、及び補助電池102の所定の制約を考慮して前記補助電池102に流れる電流値の上限と下限の制約を決定する制約決定部1302を備える。
また、制約決定部1302は、電圧検出器104から送られてくる検出電圧値と、負荷装置106から送られてくる電流指令値と、充電量推定部1301から送られてくる充電量推定値とに基づいて、所定の目標充電量、所定の充電量の制約及び所定の充放可能電流値の制約を満たすように、各補助電池102ごとの電流配分指令値の上限と下限を決定して最適化部1303に送る。
また、最適化部1303は、負荷装置106から送られてくる電流指令値と、前記電圧検出器104の検出電圧とに基づいて、制約決定部1302が決定した各補助電池102ごとの電流配分指令値の上限と下限を超えないようにして、主電池101、補助電池102及びＤＣＤＣコンバータ103の、現在の時刻から一定時間のあいだの熱損失の総和を最小化するような最適電流配分値を決定する。
【０１２６】
以上のように、本実施の形態２に係る電流配分制御装置によれば、充電量や充放電電流に関する制約や目標充電量の考慮などに基づき、各高出力ＬＩＢの電流値の上限と下限を決定したあとに、この制約の下で、並列蓄電システムの一定時間内の熱損失を最小化するような最適電流配分を決めるので、実施の形態１と同様の効果に加えて、熱損失を最小化する最適電流配分をそのままＤＣＤＣコンバータへの指令値とすることができるという効果がある。
【０１２７】
なお、本実施の形態２では、並列蓄電システム用の電流配分制御装置105において、充電量推定部1301は、直前の時刻に最適化部1303から送られてきた最適電流配分値に基づいて、各補助電池102の充電量推定値を計算している。
また、制約決定部1302は、電圧検出器104の検出電圧と、電流指令値と、充電量推定値とに基づいて、補正パラメータ計算手段13021によって、充電量推定値、許容最大充電量、許容最小充電量、目標充電量を用いて、補正パラメータを計算し、ＬＩＢ制約値計算手段1501によって、各補助電池102の許容最大充電量、許容最小充電量、許容最大充放電電流値、補正パラメータを用いて、各ＬＩＢの電流値の上限と下限の制約を決定する。
また、最適化部1303は、負荷装置106から送られてくる電流指令値と、電圧検出器104の検出電圧と、補助電池102の所定の制約に基づいて、ＬＩＢ熱損失係数計算手段13031によって、全ての補助電池102の熱損失係数を計算し、コンバータ熱損失計算手段13032によって、全てのＤＣＤＣコンバータ103の熱損失係数を計算し、最適電流配分計算手段1600によって、補助電池102の電流値の上限と下限の制約の下での最適電流配分値を計算して出力している。
【０１２８】
なお、実施の形態１、２では、最小限の構成要素による制御方法を説明したが、より詳細な情報が得られる場合、これらを活用してもよい。たとえば、電流値を検出できるのであれば、本実施の形態のように電流指令値から充電量を推定するのではなく、検出電流値を用いて充電量を推定してもよい。
【０１２９】
また、ＬＩＢの温度情報が得られるのであれば、図３に示す等価回路のパラメータの各温度に対する値をマップとして用意しておくことで、より正確に熱損失を計算できるし、各ＬＩＢｉの電圧値と電流値から等価回路パラメータの値を計算して、これと、マップとして持っているパラメータの値とのずれから、ＬＩＢｉの劣化具合を判断し、電流配分を決めるときに反映させてもよい。
【０１３０】
さらに、将来や過去の並列蓄電システムの利用に関する情報がある程度分かっている場合に、これらを利用してもよい。たとえば、並列蓄電システムの利用履歴や、近い未来における利用情報などが得られる場合、これらを電流配分を決めるときに反映させてもよい。
【０１３１】
また、ここまで電池として大容量ＬＩＢと高出力ＬＩＢを考えてきたが、他の蓄電池や、大容量キャパシタなどを用いてもよい。さらに、主電池は複数台でもよい。
【０１３２】
なお、上述した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと解されるべきである。この発明の範囲は、上述した実施形態の範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【０１３３】
１０１  大容量ＬＩＢ、
１０２−ｉ（但し、ｉ＝１，２，・・・，ｎ）  高出力ＬＩＢ、
１０３−ｉ（但し、ｉ＝１，２，・・・，ｎ）  ＤＣＤＣコンバータ、
１０４−ｊ（但し、ｊ＝０，１，２，・・・，ｎ）  電圧検出器、
１０５  電流配分制御装置
１０６  負荷装置。
【図１】
2016010192.tif 000034
【図２】
2016010192.tif 000035
【図３】
2016010192.tif 000036
【図４】
2016010192.tif 000037
【図５】
2016010192.tif 000038
【図６】
2016010192.tif 000039
【図７】
2016010192.tif 000040
【図８】
2016010192.tif 000041
【図９】
2016010192.tif 000042
【図１０】
2016010192.tif 000043
【図１１】
2016010192.tif 000044
【図１２】
2016010192.tif 000045
【図１３】
2016010192.tif 000046
【図１４】
2016010192.tif 000047
【図１５】
2016010192.tif 000048
【図１６】
2016010192.tif 000049
【図１７】
2016010192.tif 000050
【図１８】
2016010192.tif 000051
【図１９】
2016010192.tif 000052