(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池であって、鉛蓄電池の状態を測定する電池状態測定部と、鉛蓄電池の電流・電圧・温度を含む出力ファクタと鉛蓄電池の充電状態の関係を表すＳＯＣモデルと、鉛蓄電池の均等充電を実施する均等充電実施部を有する鉛蓄電池において、
前記電池状態測定部によって測定した情報と前記ＳＯＣモデルの情報から、前記鉛蓄電池の充電状態を推定するＳＯＣ推定部と、前記鉛蓄電池の充電状態がどのように推移しているかを記録するＳＯＣ推移ＤＢと、前記ＳＯＣ推定部に推定された充電状態の値を前記ＳＯＣ推移ＤＢに記録するとともにＳＯＣの推移状況を調べるＳＯＣ推移履歴管理部と、前記鉛蓄電池の充電状態を含む鉛蓄電池の運用状況と劣化の関係を表す劣化モデルと、前記ＳＯＣ推移履歴管理部からのＳＯＣ推移状況および前記劣化モデルの情報をもとに均等充電の最適な実施方式を計画する均等充電最適計画部とを設けたことを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。
【請求項２】
請求項１に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池において、前記均等充電最適計画部は、さらに均等充電間隔決定部と均等充電方式決定部を有することを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池において、前記ＳＯＣモデルは放電時ＳＯＣモデルと充電時ＳＯＣモデルを有し、前記電池状態測定部の情報に基づいて前記放電時ＳＯＣモデルと充電時ＳＯＣモデルのいずれかを選択するＳＯＣ推定モデル選択部を有することを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。
【請求項４】
請求項１又は２に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池において、仮ＳＯＣ推定結果ＤＢとＳＯＣモデル信頼度ＤＢを有し、前記ＳＯＣ推定部は前記放電時ＳＯＣモデルと充電時ＳＯＣモデルのいずれか選択されたモデルを用いて前記鉛蓄電池のＳＯＣである仮ＳＯＣを推定し、前記仮ＳＯＣ推定結果ＤＢに放電時推定結果と充電時推定結果に分けて格納し、前記ＳＯＣ推定部は放電時推定結果と充電時推定結果と前記ＳＯＣモデル信頼度ＤＢの情報を基に現在のＳＯＣを推定することを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。
【請求項５】
請求項１又は２に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池において、前記均等充電最適計画部が決定する均等充電間隔は、鉛蓄電池の放電量（Ａｈ）、充放電量（Ａｈ）、放電時間または放電日数のいずれか一つを基準とすることを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。
【請求項６】
請求項１又は２に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池において、前記ＳＯＣ推移ＤＢに格納されているＳＯＣ推移状況と、均等充電最適計画部により決められた均等充電の実施予定の情報を外部に出力する、ＳＯＣ推移情報・均等充電情報出力部を設けたことを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。
【請求項７】
請求項６に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池において、前記ＳＯＣ推移情報・均等充電情報出力部は、ＳＯＣ推移状況と、均等充電の実施予定の他に、鉛蓄電池の放電量（Ａｈ）、又は充放電量（Ａｈ）の情報を出力することを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。
【請求項８】
請求項１に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池において、
前記劣化モデルは、前記鉛蓄電池の充電状態及び電池の充放電を含む電池の運用状況と劣化の関係を表す劣化モデルであり、
前記鉛蓄電池は、さらに風力発電の予測値を得るために過去の風力発電情報を分析して作成した風力発電予測ＤＢと、該風力発電予測ＤＢを用いて将来の風力発電量を予測する風力発電予測部と、該風力発電予測部からの将来の風力発電予測結果と、前記ＳＯＣ推移履歴管理部からのＳＯＣ推移状況および前記劣化モデルの情報をもとに、前記鉛蓄電池の長寿命化に最適な鉛蓄電池の充放電を計画する充放電計画部と、該充放電計画部により決められた充放電の計画に従って、前記鉛蓄電池の充放電を制御する充放電実施部を設けたことを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。
【請求項９】
請求項８に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池において、前記風力発電予測部による風力発電の予測結果と、前記ＳＯＣ推移ＤＢに格納されているＳＯＣ推移状況と、前記充放電計画部により決められた充放電に関する情報を外部に出力する、風力発電情報・ＳＯＣ推移情報・充放電情報出力部を設けたことを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。
【請求項１０】
鉛蓄電池と、鉛蓄電池の状態を測定する電池状態測定部と、前記鉛蓄電池の電流・電圧・温度などのファクタと鉛蓄電池の電池充電状態の関係を表すＳＯＣモデルと、前記鉛蓄電池の均等充電を実施する均等充電実施部を有する自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムにおいて、
前記電池状態測定部によって測定した情報と前記ＳＯＣモデルの情報から、前記鉛蓄電池の充電状態を推定するＳＯＣ推定部と、前記鉛蓄電池の充電状態がどのように推移しているかを記録するＳＯＣ推移ＤＢと、前記ＳＯＣ推定部に推定された充電状態の値を前記ＳＯＣ推移ＤＢに記録するとともにＳＯＣの推移状況を調べるＳＯＣ推移履歴管理部と、前記鉛蓄電池の充電状態を含む鉛蓄電池の運用状況と劣化の関係を表す劣化モデルと、前記ＳＯＣ推移履歴管理部からのＳＯＣ推移状況および前記劣化モデルの情報をもとに均等充電の最適な実施方式を計画する均等充電最適計画部とを設けたことを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムにおいて、前記均等充電最適計画部は、さらに均等充電間隔決定部と均等充電方式決定部を有することを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムにおいて、前記ＳＯＣモデルは放電時ＳＯＣモデルと充電時ＳＯＣモデルを有し、前記電池状態測定部の情報に基づいて前記放電時ＳＯＣモデルと充電時ＳＯＣモデルのいずれかを選択するＳＯＣ推定モデル選択部を有することを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。
【請求項１３】
請求項１０又は１１に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムにおいて、仮ＳＯＣ推定結果ＤＢとＳＯＣモデル信頼度ＤＢを有し、前記ＳＯＣ推定部は前記放電時ＳＯＣモデルと充電時ＳＯＣモデルのいずれか選択されたモデルを用いて前記鉛蓄電池のＳＯＣである仮ＳＯＣを推定し、前記仮ＳＯＣ推定結果ＤＢに放電時推定結果と充電時推定結果に分けて格納し、前記ＳＯＣ推定部は放電時推定結果と充電時推定結果と前記ＳＯＣモデル信頼度ＤＢの情報を基に現在のＳＯＣを推定することを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。
【請求項１４】
請求項１０又は１１に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムにおいて、前記均等充電最適計画部が決定する均等充電間隔は、鉛蓄電池の放電量（Ａｈ）、充放電量（Ａｈ）、放電時間または放電日数のいずれか一つを基準とすることを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。
【請求項１５】
請求項１０又は１１に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムにおいて、前記ＳＯＣ推移ＤＢに格納されているＳＯＣ推移状況と、均等充電最適計画部により決められた均等充電の実施予定の情報を外部に出力する、ＳＯＣ推移情報・均等充電情報出力部を設けたことを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムにおいて、前記ＳＯＣ推移情報・均等充電情報出力部は、ＳＯＣ推移状況と、均等充電の実施予定の他に、鉛蓄電池の放電量（Ａｈ）、又は充放電量（Ａｈ）の情報を出力することを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。
【請求項１７】
請求項８に記載された鉛蓄電池を用いたことを特徴とする鉛蓄電池システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムにおいて、前記風力発電予測部による風力発電の予測結果と、前記ＳＯＣ推移ＤＢに格納されているＳＯＣ推移状況と、前記充放電計画部により決められた充放電に関する情報を外部に出力する、風力発電情報・ＳＯＣ推移情報・充放電情報出力部を設けたことを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電システムなどの自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池および鉛蓄電池システムに関する。本発明は、特に風力発電の変動抑制に使用される鉛蓄電池の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）の推移を把握し、ＳＯＣ推移状況に応じて適切な頻度および方式で均等充電を実施することにより、鉛蓄電池の寿命を長寿命化し、かつ均等充電のコストや、風力発電蓄電システムの停止に伴うロスを低減することが可能な、自然エネルギー利用システム向けの鉛蓄電池および鉛蓄電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化は、全人類にとって重大な問題であり、各国で温暖化の進行を遅らせ食い止めるために、効率の良い電力系統・スマートグリッドを構築し、省エネルギーを推進するとともに、ＣＯ２を排出しない太陽光発電や風力発電等の自然エネルギーの大量導入を推進しようとしている。
【０００３】
例えば風力発電は、大気循環の自然エネルギーを利用しておりＣＯ２を排出しないというメリットがあるものの、風まかせのため発電出力が安定せず電力系統への悪影響や電力品質の低下が懸念されている。このような電力系統への悪影響を防ぎ、エネルギーを有効利用するためには、鉛蓄電池などを用いてエネルギー変動を平準化し安定化する風力発電・蓄電システムに期待が集まっている。風力発電出力の変動抑制用途向けの鉛蓄電池は、風力発電機と同等の長寿命化や低コスト化が求められている。
【０００４】
ところで、風力発電変動抑制向けの鉛蓄電池は、風力出力変動に合わせて充放電ができるように、半放電状態（ＰＳＯＣ：Partial State of Charge）で運用される。従って従来の通常は満充電にしておき必要な時に放電する非常用鉛蓄電池や、夜間に満充電にしておき昼間負荷の多い時に放電する産業用鉛蓄電池と異なり、通常運用状態では満充電とならない。この特殊な用途で、低ＳＯＣによる負極のサルフェーションによる劣化を防ぐため、定期的（通常１〜２週間毎）に鉛蓄電池を満充電とする均等充電（回復充電）を実施している。均等充電のもう１つの目的は、ＳＯＣの把握を正しく行うために、定期的にＳＯＣ値をリセットし、均等充電後１００％充電状態とすることにある。
【０００５】
しかし、均等充電を頻繁に行い過ぎると、逆に正極に過充電による劣化が起こり寿命を早めるなどの問題があった。
特許文献１には、鉛蓄電池の均等充電間隔を、気温に応じて変更する例が開示されている。また、特許文献２には、鉛蓄電池の均等充電量時の過充電量を従来（１１０％〜１１５％）より低い設定（９９％〜１０２％）とし、正極の劣化を防止する旨の開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８８９４７号公報
【特許文献２】特開２００４−３９４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、自然エネルギー利用システム用の鉛蓄電池または鉛蓄電池システムにおいて、鉛蓄電池の均等充電の実施間隔を、鉛蓄電池の使用状況（ＳＯＣの推移）に応じて変えることにより鉛蓄電池を長寿命化し、ＳＯＣの把握のためのみの均等充電を減らすことで、均等充電のための電力やコスト、自然エネルギー・蓄電システムの停止機会を減らし、コスト的にも優位とする、新しい鉛蓄電池や鉛蓄電池システムを提供することを目的とする。
【０００８】
また、鉛蓄電池を運用する側で、次回に予定される均等充電のタイミングを把握できるようにすることにより、運用管理しやすい鉛蓄電池および鉛蓄電池システムとすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池または鉛蓄電池システムであって、鉛蓄電池の状態を測定する電池状態測定部と、鉛蓄電池の電流・電圧・温度を含む出力ファクタと鉛蓄電池の充電状態の関係を表すＳＯＣモデルと、鉛蓄電池の均等充電を実施する均等充電実施部を有する鉛蓄電池または鉛蓄電池システムにおいて、前記電池状態測定部によって測定した情報と前記ＳＯＣモデルの情報から、前記鉛蓄電池の充電状態を推定するＳＯＣ推定部と、前記鉛蓄電池の充電状態がどのように推移しているかを記録するＳＯＣ推移ＤＢと、前記ＳＯＣ推定部に推定された充電状態の値を前記ＳＯＣ推移ＤＢに記録するとともにＳＯＣの推移状況を調べるＳＯＣ推移履歴管理部と、前記鉛蓄電池の充電状態を含む鉛蓄電池の運用状況と劣化の関係を表す劣化モデルと、前記ＳＯＣ推移履歴管理部からのＳＯＣ推移状況および前記劣化モデルの情報をもとに均等充電の最適な実施方式を計画する均等充電最適計画部とを設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池または鉛蓄電池システムにおいて、前記均等充電最適計画部は、さらに均等充電間隔決定部と均等充電方式決定部を有することを特徴とする。
【００１１】
また、自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池または鉛蓄電池システムにおいて、前記ＳＯＣモデルは放電時ＳＯＣモデルと充電時ＳＯＣモデルを有し、前記電池状態測定部の情報に基づいて前記放電時ＳＯＣモデルと充電時ＳＯＣモデルのいずれかを選択するＳＯＣ推定モデル選択部を有することを特徴とする。
【００１２】
また、自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池または鉛蓄電池システムにおいて、仮ＳＯＣ推定結果ＤＢとＳＯＣモデル信頼度ＤＢを有し、前記ＳＯＣ推定部は前記放電時ＳＯＣモデルと充電時ＳＯＣモデルのいずれか選択されたモデルを用いて前記鉛蓄電池のＳＯＣである仮ＳＯＣを推定し、前記仮ＳＯＣ推定結果ＤＢに放電時推定結果と充電時推定結果に分けて格納し、前記ＳＯＣ推定部は放電時推定結果と充電時推定結果と前記ＳＯＣモデル信頼度ＤＢの情報を基に現在のＳＯＣを推定することを特徴とする。
【００１３】
また、自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池または鉛蓄電池システムにおいて、前記均等充電最適計画部が決定する「均等充電間隔」は、鉛蓄電池の放電量（Ａｈ）、充放電量（Ａｈ）、放電時間または放電日数のいずれか一つを基準とすることを特徴とする。
【００１４】
また、自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池または鉛蓄電池システムにおいて、前記ＳＯＣ推移ＤＢに格納されているＳＯＣ推移状況と、均等充電最適計画部により決められた均等充電の実施予定の情報を外部に出力する、ＳＯＣ推移情報・均等充電情報出力部を設けたことを特徴とする。
【００１５】
また、自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池または鉛蓄電池システムにおいて、前記ＳＯＣ推移情報・均等充電情報出力部は、ＳＯＣ推移状況と、均等充電の実施予定の他に、鉛蓄電池の放電量（Ａｈ）、又は充放電量（Ａｈ）の情報を出力することを特徴とする。
【００１６】
また、自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池または鉛蓄電池システムであって、鉛蓄電池の状態を測定する電池状態測定部と、鉛蓄電池の電流・電圧・温度を含む出力ファクタと鉛蓄電池の充電状態の関係を表すＳＯＣモデルと、鉛蓄電池の均等充電を実施する充放電実施部を有する鉛蓄電池または鉛蓄電池システムにおいて、前記電池状態測定部によって測定した情報と前記ＳＯＣモデルの情報から前記鉛蓄電池の充電状態を推定するＳＯＣ推定部と、前記鉛蓄電池のＳＯＣの推移状況を記録するＳＯＣ推移ＤＢと、前記ＳＯＣ推定部により推定されたＳＯＣの値をＳＯＣ推移ＤＢに記録するとともにＳＯＣの推移状況を調べるＳＯＣ推移履歴管理部と、風力発電の予測値を得るために過去の風力発電情報を分析して作成した風力発電予測ＤＢと、該風力発電予測ＤＢを用いて将来の風力発電量を予測する風力発電予測部と、前記鉛蓄電池のＳＯＣおよび電池の充放電を含む電池の運用状況と劣化の関係を表す劣化モデルと、前記風力発電予測部からの将来の風力発電予測結果と、前記ＳＯＣ推移履歴管理部からのＳＯＣ推移状況および前記劣化モデルの情報をもとに、前記鉛蓄電池の長寿命化に最適な鉛蓄電池の充放電を計画する充放電計画部と、該充放電計画部により決められた充放電の計画に従って、鉛蓄電池の充放電を制御する充放電実施部を設けたことを特徴とする。
【００１７】
また、自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池または鉛蓄電池システムにおいて、前記風力発電予測部による風力発電の予測結果と、前記ＳＯＣ推移ＤＢに格納されているＳＯＣ推移状況と、前記充放電計画部により決められた充放電に関する情報を外部に出力する、風力発電情報・ＳＯＣ推移情報・充放電情報出力部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池または鉛蓄電池システムにおいて、電池状態測定部の情報とＳＯＣモデル情報から充電状態を推定するＳＯＣ推定部と、鉛蓄電池の充電状態推移を記録するＳＯＣ推移ＤＢと、推定された充電状態の値をＳＯＣ推移ＤＢに記録しＳＯＣの推移状況を調べるＳＯＣ推移履歴管理部と、劣化モデルと、ＳＯＣ推移履歴管理部からのＳＯＣ推移状況および劣化モデルの情報をもとに均等充電の最適な実施方式を計画する均等充電最適計画部とを設けたことによって、均等充電の実施頻度や充電方式をＳＯＣの推移状況と寿命・劣化の観点から最適化することにより、鉛蓄電池を長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１の機能ブロック図
【図２】本発明の実施例１のＳＯＣモデルを利用したＳＯＣ推定のグラフ
【図３】本発明の実施例１のＳＯＣモデル（放電特性モデル）のグラフ
【図４】本発明の実施例１のＳＯＣ推移ＤＢのデータのグラフ
【図５】ＳＯＣ推移ＤＢのデータのグラフ
【図６】ＳＯＣ推移ＤＢのデータのグラフ
【図７】劣化モデルのグラフ
【図８】本発明の実施例１の劣化モデルのグラフ
【図９】劣化モデルのグラフ
【図１０】本発明の実施例１の処理フロー図
【図１１Ａ】本発明の実施例１のＳＯＣ推移状況と均等充電予告出力の説明図
【図１１Ｂ】本発明の実施例１のＳＯＣ推移状況と均等充電予告出力の説明図
【図１２】本発明の実施例２の機能ブロック図
【図１３】本発明の実施例２の処理フロー図
【図１４】本発明の実施例３の機能ブロック図
【図１５】本発明の実施例３の処理フロー図
【図１６Ａ】本発明の実施例３の充放電目標設定の説明図
【図１６Ｂ】本発明の実施例３の充放電目標設定の説明図
【図１７Ａ】本発明の実施例３のＳＯＣ推移状況と均等充電予告出力の説明図
【図１７Ｂ】本発明の実施例３のＳＯＣ推移状況と均等充電予告出力の説明図
【図１８】本発明を適用する風力発電用鉛蓄電池システムを示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を各実施例につき、図面を用いて詳しく説明する。
【実施例１】
【００２１】
〔システム構成〕
図１に、本発明の実施例１に係る自然エネルギー利用システムに適用される鉛蓄電池および鉛蓄電池システムの機能ブロック図を示す。本発明の鉛蓄電池システムは、鉛蓄電池１０１、電池状態測定部１０２、ＳＯＣモデル１０３、ＳＯＣ推定部１０４、ＳＯＣ推移ＤＢ１０５、ＳＯＣ推移履歴管理部１０６、劣化モデル１０７、均等充電最適計画部１０８、ＳＯＣ推移情報・均等充電情報出力部１０９および、均等充電制御部１１０からなる。
【００２２】
上記構成要素の各機能について説明する。電池状態測定部１０２は、電流測定部１０２a、電圧測定部１０２ｂおよび温度測定部１０２ｃを有し、鉛蓄電池１０１の電流（Ａ）、電圧（Ｖ）、温度（℃）などの鉛蓄電池の状態を測定する。
【００２３】
ＳＯＣモデル１０３は、鉛蓄電池の電流・電圧・温度などと鉛蓄電池の電池ＳＯＣの関係を表すモデルであり、予め鉛電池の特性を調べて作成しておく。
【００２４】
なお、ＳＯＣモデルの作成方法については、一例として、「階段状電流を用いた鉛蓄電池シミュレーションモデリング手法（電学論Ｂ，１２８巻８号，２００８年）」にモデルの作成手順を含め、詳しく記載されている。
【００２５】
ＳＯＣ推定部１０４は、電池状態測定部１０２によって測定した情報と、ＳＯＣモデル１０３の情報から、鉛蓄電池のＳＯＣを推定する。図２に、鉛蓄電池の電流・電圧・温度と鉛蓄電池の電池ＳＯＣの関係を表すＳＯＣモデル（放電モデル）を用いて、ＳＯＣを推定する一例を示す。
【００２６】
なお、ＳＯＣモデルを用いた鉛蓄電池のＳＯＣの推定方法については、本出願の先願である特願２００９−２２５９９６に詳しく記載している。
【００２７】
ＳＯＣ推移ＤＢ１０５は、鉛蓄電池のＳＯＣがどのように推移しているかの状況を記録するデータベースである。ＳＯＣ推定部１０４がＳＯＣの推定結果情報を、ＳＯＣ推移ＤＢ１０５に記録・追加してゆく。ＳＯＣの記録は、随時記録・更新する方法や、一定時間毎に推定結果を記録する方法などがある。
【００２８】
ＳＯＣ推移履歴管理部１０６は、ＳＯＣ推定部１０４によって推定されたＳＯＣの値をＳＯＣ推移ＤＢ１０５に記録するとともに、ＳＯＣ推移ＤＢ１０５から、ＳＯＣの過去の推移状況の情報を引き出す。例えば、均等充電最適計画部１０８の要求により、直前の一定期間のＳＯＣ推移状況のデータを抽出し提供する。
【００２９】
劣化モデル１０７は、鉛蓄電池のＳＯＣを含む電池の運用状況と劣化の関係や、ＳＯＣとＳＯＣに対応した最適な均等充電間隔・方式などを示した情報を含む。劣化モデル１０７は、予め鉛蓄電池の運用と寿命・劣化の関係を調べて作成しておく。
【００３０】
なお、鉛蓄電池のＳＯＣを含む電池の運用状況と劣化の関係を表すモデルの作成方法は、本出願の先願である、特願２００９−００１３４５に詳しく実施方法を記載している。
【００３１】
均等充電最適計画部１０８は、ＳＯＣ推移履歴管理部１０６からＳＯＣ推移状況を得て、各ＳＯＣ推移状況に応じて、劣化を防ぎ長寿命化するために最適な鉛蓄電池の均等充電間隔・均等充電方式を決定する均等充電間隔決定部１０８aと均等充電方式決定部１０８bを有し、最も鉛蓄電池の予測寿命が長くなる均等充電の最適な実施方式を、劣化モデル１０７の情報を利用して求める。
【００３２】
ＳＯＣ推移情報・均等充電情報出力部１０９は、ＳＯＣ推移ＤＢ１０５に格納されているＳＯＣ推移状況と、均等充電最適計画部１０８により決められた均等充電の実施予定の情報を外部に出力する。
【００３３】
均等充電制御部１１０は、均等充電最適計画部１０８により決められた計画に従って、鉛蓄電池１０１に対して、均等充電（回復充電）を実施する。
〔ＳＯＣ推定方式〕
次に、図２、図３を用いて、ＳＯＣモデルとＳＯＣモデルを用いたＳＯＣの推定について説明する。図２、図３は、鉛蓄電池の電流・電圧・温度と鉛蓄電池の電池ＳＯＣの関係を表すＳＯＣモデル（放電モデル）の例である。
【００３４】
図２に示すカーブは、鉛蓄電池の電流・電圧・温度と鉛蓄電池の電池ＳＯＣの関係を表すＳＯＣモデルの一例（温度：２５℃、放電電流：８Ａ）を示す。グラフは、縦軸が端子電圧（Ｖ）、横軸がＳＯＣを示す。従って、例えば温度：２５℃の時に８Ａの電流を流しており、その時の端子電圧が２．０４（Ｖ）であったとする。この場合は図７に示すように、鉛蓄電池のＳＯＣは、０．８５（８５％）であるとＳＯＣモデルから推定できる。
【００３５】
図２の例では、温度：２５℃、放電電流：８Ａのみの例を示したが、例えば、温度：２５℃のモデルに限っても、図３に示すように電流毎に複数の特性カーブが存在する。さらに、温度特性や劣化度毎にこのような複数のカーブのモデルが存在する（温度特性毎や、劣化度毎にも、さらに特性カーブを設けるとよい）。
【００３６】
なお、ＳＯＣモデルや、ＳＯＣモデルを用いたＳＯＣ推定方法（図２、図３）の詳細は、先に示した特願２００９−２２５９９６に実施方法を記載している。また、ＳＯＣモデルの作成方法については、一例として、「階段状電流を用いた鉛蓄電池シミュレーションモデリング手法（電学論Ｂ，１２８巻８号，２００８年）」にモデルの作成手順を含め、詳しく記載されている。
〔ＳＯＣ推移状況〕
次に、図４〜図６を用いて、ＳＯＣ推移ＤＢに格納されているＳＯＣ推移状況の例を示す。図の例では、時刻毎のＳＯＣの推移や、ある時間帯でのＳＯＣの平均・推移幅などを示している。図４では、ＳＯＣ平均が６０％、推移幅が３０％〜９０％となっている。図５では、ＳＯＣ平均が８０％、推移幅が７０％〜９０％と、図４よりＳＯＣが高めの範囲（負極のサルフェーションが起こりにくい領域）で推移している。逆に、図６では、ＳＯＣ平均が４０％、推移幅が３０％〜５０％と、図４よりＳＯＣが低めの範囲（負極のサルフェーションが起こりやすい領域）で推移している。
〔劣化モデル〕
続いて、図７〜図９を用いて、鉛蓄電池の劣化モデル１０７の例を示す。図７の例では、ＳＯＣ推移の中心と、それに対して最適な、すなわち鉛蓄電池を最も長寿命化可能な均等充電間隔の関係を示している。図８では、ＳＯＣ滞在レベルとそれに対して最適な、すなわち鉛蓄電池を最も長寿命化可能な均等充電間隔の関係を示している。ＳＯＣ滞在レベルは時々刻々と変化するが、例えばその滞在時間に応じた重みをつけて、最適な均等充電間隔を算出することも可能である。なお、均等充電間隔は、図７のように、「何日毎」と決める方法や、図８のように、「何Ａｈ充放電後（何Ａｈ放電後）」と決める方法も有効である。図９は、ＳＯＣ滞在レベルと、それに対して最適な均等充電時の過充電量の関係を示している。
【００３７】
このように、ＳＯＣの推移状況に応じて、均等充電のタイミング（均等充電間隔）や、均等充電の方式、過充電量などを適切にすることで、鉛蓄電池を長寿命化することが可能である。なお、劣化モデルの作成方法の詳細についても先の特願２００９−２２５９９６に実施方法を記載している。
〔システム処理フロー〕
次に、図１０を用いて、実施例１の処理フローについて各ステップ毎に説明する。まず、電池状態測定部１０２が鉛蓄電池１０１の状態（電流・電圧・温度など）を測定する（Ｓ２０１）。
【００３８】
次に、ＳＯＣ推定部１０４は、鉛蓄電池の電流・電圧・温度とＳＯＣの関係を示すＳＯＣモデル１０３を利用し、現在の鉛蓄電池のＳＯＣを推定する（Ｓ２０２）。
そして、ＳＯＣ推移履歴管理部１０６は、鉛蓄電池１０１のＳＯＣの推移をＳＯＣ推移ＤＢ１０５に記録する（Ｓ２０３）。
【００３９】
均等充電最適計画部１０８は、ＳＯＣの推移状況をＳＯＣ推移履歴管理部１０６に照会し、ＳＯＣ推移履歴管理部１０６は、ＳＯＣ推移ＤＢ１０５を参照し、ＳＯＣの推移状況を均等充電最適計画部１０８に知らせる。均等充電最適計画部１０８は、そのＳＯＣ推移履歴に対して、寿命を長寿命とできる最適な運用条件（均等充間隔・均等充電方式）を鉛蓄電池の運用と劣化に関する情報（ＳＯＣと最適な運用に関する情報）である劣化モデル１０７を利用して求める（Ｓ２０４）。
【００４０】
ＳＯＣ推移情報・均等充電情報出力部１０９は、鉛蓄電池のＳＯＣ推移情報、および、均等充電実施予定情報・実施情報を出力する（Ｓ２０５）。即ち、ＳＯＣ推移ＤＢ１０５に格納されているＳＯＣ推移状況と、均等充電最適計画部１０８により決められた均等充電の実施予定の情報を外部に出力する。
【００４１】
均等充電実施部１１０は、均等充電最適計画部１０８の決定した方法に従って、鉛蓄電池に対して均等充電を実施する（Ｓ２０６）。
【００４２】
以上の処理により、鉛蓄電池の使用状況（ＳＯＣ推移状況）に応じて、鉛蓄電池の寿命を長寿命とする最適な均等充電を実施することができる。
【００４３】
図１１Ａ、１１Ｂは、実施例１の出力例（画面）を示す。出力には、ＳＯＣの推移状況、および、均等充電の実施予告を表示している。グラフで、ＳＯＣ１００％（以上）となっているところが、均等充電を実施している部分である。均等充電間隔は、ＳＯＣの推移状況によって、寿命を長寿命とできるよう、実施タイミングが変わる。しかし、図１１Ａ、１１Ｂのように、これまでのＳＯＣ推移状況から予測される均等充電の実施タイミングを予告することにより、鉛蓄電池ユーザは鉛蓄電池の運用・制御がしやすくなる。
【実施例２】
【００４４】
〔システム構成〕
次に、図１２に、本発明の実施例２において、より高精度を期待できる詳細な機能ブロック図を示す。実施例２の機能ブロックは、鉛蓄電池１０１、電池状態測定部１０２、ＳＯＣモデル３０１、ＳＯＣ推定モデル選択部３０２、ＳＯＣ推定部３０３、仮ＳＯＣ推定結果ＤＢ３０４、ＳＯＣ決定部３０５、ＳＯＣモデル信頼度ＤＢ３０６、ＳＯＣ推移ＤＢ１０５、ＳＯＣ推移履歴管理部１０６、劣化モデル１０７、均等充電最適計画部１０８、ＳＯＣ推移情報・均等充電情報出力部１０９および、均等充電実施部１１０、学習部３０７からなる。
【００４５】
実施例２の各機能のうち、図１と異なる部分についてのみ説明する。ＳＯＣモデル３０１は、鉛蓄電池の電流・電圧・温度等の出力ファクタと鉛蓄電池のＳＯＣの関係を表すモデルであり、放電時の鉛蓄電池の電流・電圧・温度等の出力ファクタと鉛蓄電池のＳＯＣの関係を表す放電時ＳＯＣモデル３０１aと、充電時の鉛蓄電池の電流・電圧・温度などと鉛蓄電池のＳＯＣの関係を表す充電時ＳＯＣモデル３０１bとから成る。ここで、予め放電・充電を行いながら鉛電池の特性データを収集して調べ、放電時ＳＯＣモデル３０１aと充電時ＳＯＣモデル３０１bからなるＳＯＣモデルを作成しておく。
【００４６】
なお、ＳＯＣモデルの作成方法については、一例として、「階段状電流を用いた鉛蓄電池シミュレーションモデリング手法（電学論Ｂ，１２８巻８号，２００８年）」にモデルの作成手順を含め、詳しく記載されている。
【００４７】
ＳＯＣ推定モデル選択部３０２は、電池状態測定部１０２を介して鉛蓄電池に流れる電流を調べて、「放電時」か「充電時」かの電流状態を調べ、電流状態に応じて、ＳＯＣの推定に用いるモデルをＳＯＣモデル３０１の中から、放電時ＳＯＣモデル３０１aまたは充電時ＳＯＣモデル３０１bのいずれか適切なモデルを選択する。
【００４８】
ＳＯＣ推定部３０３は、放電時ＳＯＣモデル３０１aまたは充電時ＳＯＣモデル３０１bのいずれか選択されたモデルを使って鉛蓄電池のＳＯＣを推定し、仮ＳＯＣとする。なお、求められた仮ＳＯＣ推定値は、仮ＳＯＣ推定結果ＤＢ３０４に、放電時推定結果３０４ａと充電時推定結果３０４ｂに分けて格納する。
【００４９】
ＳＯＣ決定部３０５は、仮ＳＯＣ推定結果ＤＢ３０４に格納されている、放電時の仮ＳＯＣ推定結果、充電時の仮ＳＯＣ推定結果を、ＳＯＣモデル信頼度ＤＢ３０６の情報をもとに重み付けして、現在のＳＯＣを決定する。
【００５０】
例えば、ＳＯＣが低い領域では、放電時ＳＯＣモデル３０１aと充電時ＳＯＣモデル３０１bのいずれも信頼度が同程度であるが、ＳＯＣが高い領域では、「充電モデル」よりも放電時ＳＯＣモデル３０１aの方が信頼度が高い、といったＳＯＣモデルの信頼度を予め調べておき、仮ＳＯＣの値に信頼度に応じた重みや、推定したい時刻からの近さなどに応じた重みをつけて、最終的なＳＯＣを決定することができる。
【００５１】
例えば、今「ＳＯＣが高い領域」であるが、今は「充電」中だが、ごくわずか前に「放電」していてその時の仮ＳＯＣ値があるといった場合に、信頼度と、求めたい時刻からどの程度離れているか等の情報により、仮ＳＯＣ推定結果（「放電時」「充電時」別の仮ＳＯＣ推定値）に重みづけして、現在のＳＯＣを決定することができる。
【００５２】
求められたＳＯＣは、ＳＯＣ推移ＤＢ１０５に格納され、後は、同様に、均等充電間隔・均等充電方式が決定される。なお、ＳＯＣモデル信頼度ＤＢ３０６は、学習部３０７を設けることにより、随時、情報の更新・学習ができるようにしてもよい。
【００５３】
以上により、放電時ＳＯＣモデル３０１a、充電時ＳＯＣ推定モデル３０１bと「信頼度」をもとに、高精度にＳＯＣを推定しつつ、均等充電間隔や均等充電方式を決定することができる。
〔システム処理フロー〕
次に、図１３を用いて、実施例２の処理フローについて、簡単に説明する。電池状態測定部が鉛蓄電池の状態（電流・電圧・温度など）を測定する（Ｓ４０１）。電池の状態は、放電状態か、あるいは、充電状態か調べ（Ｓ４０２）、放電状態ならば、ＳＯＣモデルは、放電時ＳＯＣモデルを選択する（Ｓ４０２ａ）。充電状態ならば、ＳＯＣモデルは、放電時ＳＯＣモデルを選択する（Ｓ４０２ｂ）。ＳＯＣ推定部は、選択したＳＯＣモデルを利用し、現在の鉛蓄電池のＳＯＣを推定し、仮ＳＯＣ推定値とする（Ｓ４０３）。仮ＳＯＣ推定値は、電池状態（放電・充電）に応じて、仮ＳＯＣ推定結果ＤＢに格納する（Ｓ４０４）。ＳＯＣ推移ＤＢを参照し、直前のＳＯＣ状態・充放電状態、および、その状態でのＳＯＣモデルの信頼度を調べる（Ｓ４０５）。前ステップの電池状態、ＳＯＣモデルの信頼度に応じて、直近のＳＯＣ推定結果、および、仮ＳＯＣ推定結果を用いて、現在のＳＯＣ（推定結果）を決定する（Ｓ４０６）。
【００５４】
ＳＯＣ推移履歴管理部は、鉛蓄電池のＳＯＣの推移をＳＯＣ推移ＤＢに記録するとともに、ＳＯＣの推移状況を評価する（Ｓ４０７）。均等充電最適計画部は、ＳＯＣの推移状況をＳＯＣ推移履歴管理部に照会し、そのＳＯＣ推移履歴に対して、寿命を長寿命とできる最適な運用条件均等充間隔・均等充電方式を劣化モデルを利用して求める（Ｓ４０８）。ＳＯＣ推移情報・均等充電情報出力部は、鉛蓄電池のＳＯＣ推移情報、および、均等充電実施予定情報・実施情報を出力する（Ｓ４０９）。均等充電実施部は、均等充電最適計画部の決定した方法に従って鉛蓄電池に対して均等充電を実施する（Ｓ４１０）。以上の処理により、鉛蓄電池の使用状況（ＳＯＣ推移状況）に応じて、鉛蓄電池の寿命を長寿命とする最適な均等充電を実施することができる。
【実施例３】
【００５５】
次に、本発明の実施例３として、自然エネルギーとして風力発電の予測値が得られる場合に、ＳＯＣの推移履歴と劣化モデルを使って、鉛蓄電池を長寿命化可能な充放電の計画や充放電目標を立て、長寿命化する方式について図１４、図１５を用いて説明する。
【００５６】
図１４は、本発明の実施例３の機能ブロックを表す。機能ブロックは、鉛蓄電池１０１、電池状態測定部１０２、ＳＯＣモデル１０３、ＳＯＣ推定部１０４、ＳＯＣ推移ＤＢ１０５、ＳＯＣ推移履歴管理部１０６、風力発電予測ＤＢ５０１、風力発電予測部５０２、劣化モデル５０３、充放電計画部５０４、風力発電情報・ＳＯＣ推移情報・充放電情報出力部５０５、充放電実施部５０６、学習部５０７からなる。
【００５７】
実施例３の特徴は、風力発電予測ＤＢ５０１、風力発電予測部５０２により、この先の風力発電の予測値を得て、その時の状況、ＳＯＣの推移状況、および、鉛蓄電池の運用と劣化に関する知見（劣化モデル５０３）を考慮して、充放電計画部５０４が鉛蓄電池の充放電を計画することにある。
〔システム処理フロー〕
次に、図１５を用いて、処理フローについて説明する。まず、電池状態測定部が鉛蓄電池の状態（電流・電圧・温度など）を測定する（Ｓ６０１）。次に、ＳＯＣ推定部は、鉛蓄電池の電流・電圧・温度とＳＯＣの関係を示すＳＯＣモデルを利用し、現在の鉛蓄電池のＳＯＣを推定する（Ｓ６０２）。
【００５８】
そして、ＳＯＣ推移履歴管理部は、鉛蓄電池のＳＯＣの推移をＳＯＣ推移ＤＢに記録する（Ｓ６０３）。
【００５９】
風力発電予測部は、風力発電予測ＤＢを利用し、今後、風力発電量がどのように推移するか予測する（Ｓ６０４）。
【００６０】
充放電計画部は、ＳＯＣの推移状況、風力発電量の今後の推移予測結果、および、鉛蓄電池の運用（充放電）と劣化の関係を示す劣化モデルを利用し、最適な充放電の計画を行う（Ｓ６０５）。
【００６１】
ＳＯＣ推移情報・充放電情報・風力発電情報出力部は、風力発電予測情報、鉛蓄電池のＳＯＣ推移情報、および充放電に関する情報を出力する（Ｓ６０６）。充放電実施部は、充放電計画部の計画に従って、鉛蓄電池の充放電を実施する（Ｓ６０７）。
【００６２】
さらに、学習部は、風力発電予測ＤＢ（風力発電の予測結果と実際の結果）、劣化モデル（鉛蓄電池の運用（充放電）と劣化の関係）、および、ＳＯＣモデル（電流・電圧・温度とＳＯＣの関係モデル）を更新・学習する（Ｓ６０８）。
【００６３】
以上の処理により、自然エネルギーとして風力発電の予測値が得られる場合に、ＳＯＣの推移履歴と劣化モデルを使って、鉛蓄電池を長寿命化可能な充放電の計画や充放電目標を立て、長寿命化する方式が実施できる。
〔出力例〕
図１６Ａ、１６Ｂに、充放電計画の出力例を示す。例えば、今から××時間後に風が急激に弱まり、出力が急激に落ち、それを補うために、鉛蓄電池に放電が多く要求される見込みであるとする。すると、充放電計画部５０４は、ＳＯＣ使用範囲内で充放電の目標値を高めに設定して大量放電に備える、といった計画を立てることができる。このように、現時点から先の未来の状況も予測しながら鉛蓄電池を長寿命化可能な運用を計画することにより、さらに、鉛蓄電池の寿命を延ばすことが期待できる。
【００６４】
図１７Ａ、１７Ｂは、本実施例の出力例（風力発電情報・ＳＯＣ推移情報・充放電情報出力部５０５の出力）を示す。出力画面には、ＳＯＣの推移状況（グラフ）の他、風力発電の予測情報、充放電の目標値、均等充電の実施予定などを表示している。この例では、風力発電の予測が「××時間後、風が強すぎて、風車がカットアウトとなる見通し」となっている。カットアウトとなると風車の出力が「最大」から「０」となってしまうため、鉛蓄電池に対してたくさんの放電要求がくる。そのため、この例では、「充放電の目標値は、ＳＯＣ使用範囲内の高め（ＳＯＣ７５％）に設定します」と表示されている。このように、風力発電の予測結果や、充放電の目標などを出力することで、運用側が計画的に鉛蓄電池を利用することができる。また、均等充電の実施タイミング予告も、鉛蓄電池を制御する鉛蓄電池ユーザにとって、運用・制御しやすくすることができる。
【００６５】
図１８は、本発明を風力発電システムに適用した場合のシステム構成を示す。図１８において、風力発電の発電出力は。鉛蓄電池または鉛蓄電池システムの蓄電システム出力により平準化され、安定した系統出力として系統に供給される。この風力発電システムにおいて、本発明の鉛蓄電池または鉛蓄電池システムは、ＳＯＣの推移情報により適切な頻度で充電されることにより長寿命化され、自然エネルギーシステム全体の効率的運用に大きく貢献することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０１：鉛蓄電池
１０２：電池状態測定部
１０３：ＳＯＣモデル
１１０：均等充電実施部
１０４：ＳＯＣ推定部
１０５：ＳＯＣ推移ＤＢ
１０６：ＳＯＣ推移履歴管理部
１０７：劣化モデル
１０８：均等充電最適計画部
１０８ａ：均等充電間隔決定部
１０８ｂ：均等充電方式決定部
１０９：ＳＯＣ推移情報・均等充電情報出力部
３０１ａ：放電時ＳＯＣモデル
３０１ｂ：充電時ＳＯＣモデル
３０２：ＳＯＣ推定モデル選択部
３０４：仮ＳＯＣ推定結果ＤＢ
３０６：ＳＯＣモデル信頼度ＤＢ
５０６：充放電実施部
５０１：風力発電予測ＤＢ
５０２：風力発電予測部
５０４：充放電計画部
５０５：風力発電情報・ＳＯＣ推移情報・充放電情報出力部
【図１】
0005447282.tif 000002
【図２】
0005447282.tif 000003
【図３】
0005447282.tif 000004
【図４】
0005447282.tif 000005
【図５】
0005447282.tif 000006
【図６】
0005447282.tif 000007
【図７】
0005447282.tif 000008
【図８】
0005447282.tif 000009
【図９】
0005447282.tif 000010
【図１０】
0005447282.tif 000011
【図１１Ａ】
0005447282.tif 000012
【図１１Ｂ】
0005447282.tif 000013
【図１２】
0005447282.tif 000014
【図１３】
0005447282.tif 000015
【図１４】
0005447282.tif 000016
【図１５】
0005447282.tif 000017
【図１６Ａ】
0005447282.tif 000018
【図１６Ｂ】
0005447282.tif 000019
【図１７Ａ】
0005447282.tif 000020
【図１７Ｂ】
0005447282.tif 000021
【図１８】
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