(57)【要約】【課題】システムの小型化を図るとともに、過電圧トリップの発生を抑制することを目的とする。【解決手段】二次電池システム１において、各下位制御装置２０ａ〜２０ｃは、配下にある複数の組電池のうち、充放電可能な組電池数を上位制御装置１０に送信する。上位制御装置１０は、下位制御装置２０ａ〜２０ｃから受信した組電池数に応じて、要求充放電指令を分配して下位制御装置毎の第１分配充放電指令を設定して、各第１分配充放電指令をそれぞれの下位制御装置２０ａ〜２０ｃに送信する。下位制御装置２０ａ〜２０ｃは、上位制御装置１０から通知される第１分配充放電指令及び配下にある各組電池の状態に基づいて、二次電池ユニット毎の充放電指令である第２分配充放電指令を設定し、配下にある各パワーコンディショナ４ａ〜４ｆにそれぞれ与える。【選択図】図３
2014236561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
要求充放電指令に基づいて充放電を行う二次電池システムであって、
複数の組電池と、前記複数の組電池に対応して設けられた電力変換手段とを備える複数の二次電池ユニットと、
１または複数の前記二次電池ユニットに対応して設けられた複数の下位制御手段と、
各前記下位制御手段と通信可能とされた上位制御手段と
を備え、
各前記下位制御手段は、
配下にある複数の前記組電池のうち、充放電可能な組電池数を前記上位制御手段に送信する下位送信手段と、
前記上位制御手段から通知される第１分配充放電指令及び配下にある各前記組電池の状態に基づいて、前記二次電池ユニット毎の充放電指令である第２分配充放電指令を設定する第２指令設定手段と
を備え、
前記上位制御手段は、
前記下位制御手段から受信した前記組電池数に応じて、前記要求充放電指令を分配して前記下位制御手段毎の前記第１分配充放電指令を設定する第１指令設定手段と、
該第１分配充放電指令を各前記下位制御手段にそれぞれ送信する上位送信手段と
を備える二次電池システム。
【請求項２】
前記下位制御手段は、前記組電池数に加えて、配下にある各前記二次電池ユニットの出力合計値を前記上位制御手段に送信し、
前記上位制御手段の前記第１指令設定手段は、前記下位制御手段から受信した前記組電池数及び前記出力合計値に基づいて、前記要求充放電指令を分配して前記下位制御手段毎の前記第１分配充放電指令を設定する請求項１に記載の二次電池システム。
【請求項３】
前記下位制御手段は、前記組電池数に代えて、配下にある各前記二次電池ユニットの出力合計値を前記上位制御手段に送信し、
前記上位制御手段の前記第１指令設定手段は、前記下位制御手段から受信した前記出力合計値に応じて、前記要求充放電指令を分配して前記下位制御手段毎の前記第１分配充放電指令を設定する請求項１に記載の二次電池システム。
【請求項４】
自然エネルギーを用いて発電する発電装置と、
前記発電装置の出力を平滑化するために用いられる請求項１から請求項３のいずれかに記載の二次電池システムと
を備え、
前記充放電指令が、前記発電装置の出力に基づいて設定される発電システム。
【請求項５】
要求充放電指令に基づいて充放電を行う二次電池システムの制御方法であって、
前記二次電池システムは、
複数の組電池と、前記複数の組電池に対応して設けられた電力変換手段とを備える複数の二次電池ユニットと、
１または複数の前記二次電池ユニットに対応して設けられた複数の下位制御手段と、
各前記下位制御手段と通信可能とされた上位制御手段と
を備え、
各前記下位制御手段は、配下にある複数の前記組電池のうち、充放電可能な組電池数を前記上位制御手段に送信し、
前記上位制御手段は、前記下位制御手段から受信した前記組電池数に応じて、前記要求充放電指令を分配して前記下位制御手段毎の前記第１分配充放電指令を設定して、各前記第１分配充放電指令をそれぞれの前記下位制御手段に送信し、
前記下位制御手段は、前記上位制御手段から通知される第１分配充放電指令及び配下にある各前記組電池の状態に基づいて、前記二次電池ユニット毎の充放電指令である第２分配充放電指令を設定する二次電池システムの制御方法。
【請求項６】
前記下位制御手段は、前記組電池数に加えて、配下にある各前記二次電池ユニットの出力合計値を前記上位制御手段に送信し、
前記上位制御手段は、前記下位制御手段から受信した前記組電池数及び前記出力合計値に基づいて、前記要求充放電指令を分配して前記下位制御手段毎の前記第１分配充放電指令を設定する請求項５に記載の二次電池システムの制御方法。
【請求項７】
前記下位制御手段は、前記組電池数に代えて、配下にある各前記二次電池ユニットの出力合計値を前記上位制御手段に送信し、
前記上位制御手段は、前記下位制御手段から受信した前記出力合計値に応じて、前記要求充放電指令を分配して前記下位制御手段毎の前記第１分配充放電指令を設定する請求項５に記載の二次電池システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池システム及びその制御方法並びに発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン電池などの二次電池を用いた大容量の二次電池システムが知られている。たとえば、特許文献１には、大容量の給電装置と、給電装置を統括制御する統括制御部とを備える給電システムが開示されている。この給電装置は、複数の二次電池ユニットを並列に接続した構成とされている。各二次電池ユニットは、インバータと、インバータにそれぞれチョッパを介して接続される複数の組電池と、インバータ及び各チョッパを制御する制御部をそれぞれ備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１３９０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に開示されている給電システムでは、統合制御部が、各制御部から各インバータの運転状態を示す情報と、各チョッパの運転状態を示す情報とを受信し、受信したこれら情報に基づいて、運転中の各列の出力分担率が均等になるように、各インバータ及び各チョッパの出力電圧指令を算出する（例えば、段落〔００３３〕参照）。統合制御部において算出された各インバータ及び各チョッパの出力電圧指令は、それぞれ対応する制御部に与えられ、各出力電圧指令に基づくインバータ及びチョッパの制御が各制御部によって行われる。
【０００５】
しかしながら、このような従来の給電システムにおいては、各組電池にチョッパが接続されているので、システムの大型化及びコストの増大を招くという問題があった。
【０００６】
また、取り扱うデータ量を少なくしてシステムを小型化するために、特許文献１に開示されている給電システムにおいてチョッパを省略した構成とすると、以下のような課題が生ずる。
まず、統括制御部において決定されるインバータ及びチョッパの出力電圧指令には、各組電池の状態が考慮されていない。したがって、各制御部が統括制御部からの指令に基づいてインバータを制御した場合に、組電池の状態によっては、過電流が流れるおそれがあり、組電池の性能低下を招くおそれがある。また、内部抵抗の高い組電池に過電流が所定期間流れ続けると、過電圧トリップを発生して、システム全体が停止するおそれがある。
【０００７】
また、組電池に過電流が流れないように、各組電池の性能低下を二次電池ユニット側で管理して、二次電池ユニット毎に出力電流の上限値を設定し、電流制限をかけることも考えられる。しかしながら、この場合、性能が最も低い組電池に合わせて、出力電流が制限されてしまうため、二次電池ユニットの出力が低下し、給電システムに要求されている電力を供給することができなくなる。
【０００８】
また、全ての組電池の情報を統括制御部で収集し、各組電池の状態を加味した出力電圧指令を生成すれば、組電池に過電流が流れることを防止することが可能である。しかしながら、この場合、統括制御部で取り扱うデータ量が膨大となる上、出力電流を設定するための演算処理も増大する。したがって、各二次電池ユニットへ出力電圧指令を送信する送信タイミングに遅れが生じる。これにより、例えば、内部抵抗の高い組電池に過電流が所定期間流れ続けることにより、過電圧トリップが発生して、システム全体が停止してしまうおそれがあった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、取り扱うデータ量を少なくしてシステムを小型化するとともに、過電圧トリップの発生頻度を低下させることのできる二次電池システム及びその制御方法並びに発電システム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】
【００１０】
本発明の第１態様は、要求充放電指令に基づいて充放電を行う二次電池システムであって、複数の組電池と、前記複数の組電池に対応して設けられた電力変換手段とを備える複数の二次電池ユニットと、１または複数の前記二次電池ユニットに対応して設けられた複数の下位制御手段と、各前記下位制御手段と通信可能とされた上位制御手段とを備え、各前記下位制御手段は、配下にある複数の前記組電池のうち、充放電可能な組電池数を前記上位制御手段に送信する下位送信手段と、前記上位制御手段から通知される第１分配充放電指令及び配下にある各前記組電池の状態に基づいて、前記二次電池ユニット毎の充放電指令である第２分配充放電指令を設定する第２指令設定手段とを備え、前記上位制御手段は、前記下位制御手段から受信した前記組電池数に応じて、前記要求充放電指令を分配して前記下位制御手段毎の前記第１分配充放電指令を設定する第１指令設定手段と、該第１分配充放電指令を各前記下位制御手段にそれぞれ送信する上位送信手段とを備える二次電池システムである。
ここで、上記「充放電可能な」とは、例えば、該組電池の充放電特性が所定値内にある場合で、かつ、充放電可能とした各組電池の間の充放電特性の差が所定値内にある場合である。また、二次電池は、リチウム二次電池の他に、鉛二次電池、ニッケル水素二次電池など特に限定されないが、充放電の追従性がよいことから、リチウム二次電池であることが好ましい。
【００１１】
本態様によれば、上位制御手段において、下位制御手段から通知された充放電可能な組電池数に基づいて要求充放電指令が分配され、下位制御手段毎の第１分配充放電指令が設定される。第１分配充放電指令は、それぞれの下位制御手段に送信される。下位制御手段では、配下にある組電池の状態に応じて、第１分配充放電指令が各二次電池ユニットに分配されて、二次電池ユニット毎の充放電指令である第２分配充放電指令が設定される。そして、この第２分配充放電指令に基づいて、各二次電池ユニットの充放電が制御される。
このように、従来は上位制御手段が全て負担していた処理を下位制御手段にも負担させることにしたので、以下のような利点を得ることができる。
各下位制御手段からは、配下にある組電池のうち、充放電可能な組電池数を上位制御装置に通知すればよいので、電池情報等の組電池の詳細な情報を送信する場合に比べて、通信量を低減させることが可能となる。
また、上位制御手段は、各下位制御手段から通知された組電池数に基づいて要求充放電指令を分配すればよいので、上位制御装置における処理負担を軽減させることができる。
更に、下位制御手段は、配下における各組電池の情報を考慮して、上位制御手段からの第１配分充放電指令を各二次電池ユニットに配分するので、電池状態を考慮した充放電を各二次電池ユニットに実施させることが可能となる。
上述のように、下位制御手段から上位制御手段への通信量を低減させるとともに、上位制御手段における処理負担を軽減させることにより、指令送信時間や演算処理時間を短縮することができ、組電池に過電流が流れることを防止することが可能となる。
【００１２】
上記二次電池システムにおいて、前記下位制御手段は、前記組電池数に加えて、配下にある各前記二次電池ユニットの出力合計値を前記上位制御手段に送信し、前記上位制御手段の前記第１指令設定手段は、前記下位制御手段から受信した前記組電池数及び前記出力合計値に基づいて、前記要求充放電指令を分配して前記下位制御手段毎の前記第１分配充放電指令を設定することとしてもよい。
【００１３】
例えば、下位制御手段は、各組電池の情報を考慮して上位制御手段からの第１配分充放電指令を配分し、二次電池ユニット毎の第２分配充放電指令を設定するが、組電池の劣化状態や充電状態等によっては、二次電池ユニットの出力が第２分配充放電指令に満たない場合が生じるおそれがある。このような場合に、各下位制御手段が、配下にある二次電池ユニットの出力合計値を上位制御手段にフィードバックすることで、上位制御手段は、各下位制御手段の配下にある二次電池ユニットの出力能力に応じた要求充放電指令の分配を行うことができる。これにより、二次電池ユニットの出力能力に応じて、要求充放電指令を適切に各下位制御手段に割り振ることが可能となる。
【００１４】
上記二次電池システムにおいて、前記下位制御手段は、前記組電池数に代えて、配下にある各前記二次電池ユニットの出力合計値を前記上位制御手段に送信し、前記上位制御手段の前記第１指令設定手段は、前記下位制御手段から受信した前記出力合計値に応じて、前記要求充放電指令を分配して前記下位制御手段毎の前記第１分配充放電指令を設定することとしてもよい。
【００１５】
組電池数に代えて、配下にある各前記二次電池ユニットの出力合計値を下位制御手段から前記上位制御手段に送信することにより、上位制御手段は、各下位制御手段の配下にある二次電池ユニットの出力能力に応じた要求充放電指令の分配を行うことができる。これにより、その時々の二次電池ユニットの出力能力に応じて、要求充放電指令を適切に各下位制御手段に割り振ることが可能となる。
【００１６】
本発明の第２態様は、自然エネルギーを用いて発電する発電装置と、前記発電装置の出力を平滑化するために用いられる上記いずれかの二次電池システムとを備え、前記要求充放電指令が、前記発電装置の出力に基づいて設定される発電システムである。
【００１７】
本発明の第３態様は、要求充放電指令に基づいて充放電を行う二次電池システムの制御方法であって、前記二次電池システムは、複数の組電池と、前記複数の組電池に対応して設けられた電力変換手段とを備える複数の二次電池ユニットと、１または複数の前記二次電池ユニットに対応して設けられた複数の下位制御手段と、各前記下位制御手段と通信可能とされた上位制御手段とを備え、各前記下位制御手段は、配下にある複数の前記組電池のうち、充放電可能な組電池数を前記上位制御手段に送信し、前記上位制御手段は、前記下位制御手段から受信した前記組電池数に応じて、前記要求充放電指令を分配して前記下位制御手段毎の前記第１分配充放電指令を設定して、各前記第１分配充放電指令をそれぞれの前記下位制御手段に送信し、前記下位制御手段は、前記上位制御手段から通知される第１分配充放電指令及び配下にある各前記組電池の状態に基づいて、前記二次電池ユニット毎の充放電指令である第２分配充放電指令を設定する二次電池システムの制御方法である。
【００１８】
上記二次電池システムの制御方法において、前記下位制御手段は、前記組電池数に加えて、配下にある各前記二次電池ユニットの出力合計値を前記上位制御手段に送信し、前記上位制御手段は、前記下位制御手段から受信した前記組電池数及び前記出力合計値に基づいて、前記要求充放電指令を分配して前記下位制御手段毎の前記第１分配充放電指令を設定することとしてもよい。
【００１９】
上記二次電池システムの制御方法において、前記下位制御手段は、前記組電池数に代えて、配下にある各前記二次電池ユニットの出力合計値を前記上位制御手段に送信し、前記上位制御手段は、前記下位制御手段から受信した前記出力合計値に応じて、前記要求充放電指令を分配して前記下位制御手段毎の前記第１分配充放電指令を設定することとしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、取り扱うデータ量を少なくしてシステムを小型化するとともに、過電圧トリップの発生頻度を低減させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二次電池システムの概略構成を示した図である。
【図２】図１に示した下位制御装置の配下にある二次電池の概略構成を示した図である。
【図３】上位制御装置と下位制御装置とが備える機能を展開して示した機能ブロック図である。
【図４】図１に示した二次電池システムにおける情報の授受について説明するための図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る二次電池システムにおける情報の授受について説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る二次電池システムを備える発電システムの概略構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔第１実施形態〕
以下に、本発明の第１実施形態に係る二次電池システム及びその制御方法について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る二次電池システム１の概略構成を示した図である。図１に示すように、二次電池システム１は、要求充放電指令に基づいて充放電を行う二次電池システムである。要求充放電指令は、例えば、当該二次電池システム１が適用されるシステムから通知されるものであってもよいし、当該二次電池システムが適用されるシステムから与えられる情報に基づいて、当該二次電池システム内で生成される指令であってもよい。
【００２３】
例えば、当該二次電池システムが車両に搭載される場合には、車両の制御を司る上位の制御システムから要求充放電指令が与えられることとしてもよい。また、例えば、風車などの自然エネルギーを用いて発電する発電システムにおいて、発電電力の平滑化を目的として当該二次電池システムが適用される場合には、発電電力の情報に基づいて、当該二次電池システム内において、要求充放電指令を生成することとしてもよい。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態に係る二次電池システムは、上位制御装置１０、上位制御装置と通信可能に設けられた複数の下位制御装置２０ａ〜２０ｃ（以下、全ての下位制御装置を示すときは単に符号「２０」を付し、各下位制御装置を示すときは符号「２０ａ」、「２０ｂ」等を付す。また、他の構成についても同様とする）、及び各下位制御装置２０ａ〜２０ｃの配下にそれぞれ設けられた複数の二次電池ユニット２ａ〜２ｆを備えている。
【００２５】
図１では、下位制御装置２０ａの配下に二次電池ユニット２ａ、２ｂが、下位制御装置２０ｂの配下に二次電池ユニット２ｃ、２ｄが、下位制御装置２０ｃの配下に二次電池ユニット２ｅ、２ｆがそれぞれ設けられているが、これら構成は一例である。たとえば、二次電池ユニット２の設置数及び下位制御装置２０の設置数はこの例に限定されず、当該二次電池システム１に要求される出力電力などに応じて、適宜設定することが可能である。また、下位制御装置２０が配下とする二次電池ユニット２の数についても適宜設定することが可能である。
【００２６】
図２は、下位制御装置２０ａの配下にある二次電池ユニット２ａ、２ｂの概略構成を示した図である。なお、下位制御装置２０ｂ，２０ｃの配下にある各二次電池ユニット２ｃ〜２ｆの構成も図２に示される二次電池ユニット２ａ、２ｂの構成と同様である。
図２に示すように、二次電池ユニット２ａは、複数の組電池３ａ１〜３ａ３及びパワーコンディショナ（ＰＣＳ）４ａを備えている。同様に、二次電池ユニット２ｂは、複数の組電池３ｂ１〜３ｂ３及びパワーコンディショナ（ＰＣＳ）４ａを備えている。
各組電池３は、例えば、１つ以上の二次電池（例えば、リチウム二次電池）をそれぞれ備えている。各組電池３において、二次電池の接続形態は限定されず、一例として、複数の二次電池を直列に接続した接続形態が挙げられる。
パワーコンディショナ（電力変換手段）４は、組電池３の充放電を制御する装置であり、例えば、双方向インバータ、該インバータを駆動制御する制御部等を備えている。
【００２７】
また、各組電池３ａ１〜３ａ３、３ｂ１〜３ｂ３に対応して、電池管理ユニット（ＢＭＵ：Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）５ａ１〜５ａ３、５ｂ１〜５ｂ３が設けられている。なお、電池管理ユニット５は、各組電池３を構成する各二次電池の状態を管理・制御する制御回路であり、二次電池の保護、単電池電圧を均一化するセルバランス制御等を行う。なお、電池管理ユニット５は、公知の構成であるためここでの詳細説明は省略する。
【００２８】
なお、図２では、各二次電池ユニット２ａ、２ｂがそれぞれ３つの組電池３ａ１〜３ａ３、３ｂ１〜３ｂ３を備える場合を例示しているが、組電池の設置数はこの例に限定されるものではない。
【００２９】
図１、図２に示すように、下位制御装置２０ａは、その配下にある二次電池ユニット２ａ、２ｂのパワーコンディショナ４ａ、４ｂと双方向通信が可能に構成され、また、各電池管理ユニット５ａ１〜５ａ３、５ｂ１〜５ｂ３から各組電池の情報及び各組電池を構成する各二次電池の状態を示す情報が通知されるように構成されている。電池の状態を示す情報には、例えば、残容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）、劣化度に関する情報、電圧情報などが含まれる。
【００３０】
図３は、上位制御装置１０と各下位制御装置２０ａとが備える機能を展開して示した機能ブロック図である。なお、下位制御装置２０ｂ、２０ｃも下位制御装置２０ａと備える機能が同様であることから、図３では例示を省略している。
【００３１】
上位制御装置１０及び下位制御装置２０ａ〜２０ｃは、例えば、コンピュータであり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置、補助記憶装置、外部の機器と通信を行うことにより情報の授受を行う通信装置等を備えている。また、必要に応じて、キーボードやマウスなどの入力装置及びディスプレイやプリンタなどの出力装置等を備えていてもよい。補助記憶装置は、コンピュータ読取可能な記録媒体であり、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。
図３に示される各部により実現される後述の各種処理は、ＣＰＵが補助記憶装置に記憶されている各種プログラムを主記憶装置に読み出して実行することにより、実現されるものである。
【００３２】
図３に示されるように、上位制御装置１０は、第１指令設定部１１及び上位通信部１２を主な構成として備えている。下位制御装置２０ａは、下位通信部２１ａと、第２指令設定部２２ａとを備えている。
【００３３】
下位制御装置２０ａにおいて、下位通信部２１ａは、配下にある複数の組電池３ａ１〜３ａ３、３ｂ１〜３ｂ３のうち、充放電可能な組電池数を上位制御装置１０に送信する。また、第２指令設定部２２ａは、上位制御装置１０から通知される後述の第１分配充放電指令及び電池管理ユニット５ａ１〜５ａ３、５ｂ１〜５ｂ３から通知される各組電池３ａ１〜３ａ３、３ｂ１〜３ｂ３の電池状態に基づいて、二次電池ユニット２ａ、２ｂ毎の充放電指令（以下「第２分配充放電指令」という）を設定する。
例えば、第２指令設定部２２ａは、組電池３ａ１〜３ａ３、３ｂ１〜３ｂ３の状態に基づいて、二次電池ユニット２ａ、２ｂの合計出力値が第１分配充放電指令に一致するように、第１分配充放電指令を各二次電池ユニット２ａ、２ｂに分配する。より具体的には、二次電池ユニット２ａの一部の組電池が劣化しており、出力が低下する場合には、その出力低下分を二次電池ユニット２ｂに上乗せさせることにより、二次電池ユニット２ａ、２ｂの合計出力値が第１分配充電指令に一致するようにする。なお、このような分配の調整を行っても二次電池ユニット２ａ、２ｂの合計出力値が第１分配充電指令に満たなかった場合には、要求を満たせない旨を下位制御装置２０ａから上位制御装置１０に通知することとしてもよい。
【００３４】
上位制御装置１０において、第１指令設定部１１は、下位制御装置２０ａ〜２０ｃから受信した組電池数に応じて、要求充放電指令を分配して下位制御装置毎の充放電指令である第１分配充放電指令を設定する。例えば、第１指令設定部１１は、下位制御装置２０ａ〜２０ｃから通知された組電池数に対応する割合で要求充放電指令を配分する。
具体的には、下位制御装置２０ａから受信した組電池数をα、下位制御装置２０ｂから受信した組電池数をβ、下位制御装置２０ｃから受信した組電池数をγとすると、下位制御装置２０ａの第１分配充放電指令は以下の（１）式で与えられる。
【００３５】
第１分配充放電指令＝（要求充放電指令×α）／（α＋β＋γ）      （１）
【００３６】
上位通信部１２は、第１指令設定部１１によって設定された第１分配充放電指令を各下位制御装置２０ａ〜２０ｃに送信する。
【００３７】
次に、本実施形態に係る二次電池システム１における情報の授受について図３及び図４を参照して説明する。
ここで、上位制御装置１０の制御周期は、通信周期も含めると下位制御装置２０ａ〜２０ｃの制御周期（例えば、数ｍＳ〜１０ｍＳ程度）よりも長い。例えば、制御周期は下位制御装置の制御周期の数倍から１００倍程度にもなる。したがって、下位制御装置２０ａ〜２０ｃはそれぞれ、上位制御装置１０から新たな第１分配充放電指令を受信するまで、直近に受信した第１分配充放電指令を用いて、その時々の組電池（各二次電池）の状態に応じて、第２分配充放電指令を設定する。なお、以下の説明においては、下位制御装置２０ａと上位制御装置１０との間の情報の授受等について説明するが、下位制御装置２０ｂ、２０ｃと上位制御装置１０との間のやり取りについても同様である。
【００３８】
まず、下位制御装置２０ａは、配下にある電池管理ユニット５ａ１〜５ａ３、５ｂ１〜５ｂ３やパワーコンディショナ４ａ，４ｂから組電池３ａ１〜３ａ３、３ｂ１〜３ｂ３の充電容量（ＳＯＣ）、電圧、電流、温度などの情報を取得する（ステップＳＡ１）。下位制御装置２０ａは、これらの情報に基づいて、充放電可能な組電池数を上位制御装置１０に送信する（ステップＳＡ２）。また、下位制御装置２０ａは、これら組電池の情報から、組電池が所定の充放電特性（容量や電圧など）を満たすことができず、性能低下したものを充放電不可能と判断する。さらに、充放電可能とした各組電池の間の充放電特性の差が所定内にある場合には、フィードフォワード系の制御により制御を行う。
【００３９】
上位制御装置１０は、下位制御装置２０ａから受信した組電池数及び同様に下位制御装置２０ｂ，２０ｃから受信した組電池数を用いて、要求充放電指令を分配し、各下位制御装置２０ａ〜２０ｃに第１分配充放電指令を設定する（ステップＳＡ３）。下位制御装置２０ａに設定された第１分配充放電指令は、上位制御装置１０から下位制御装置２０ａに送信される（ステップＳＡ４）。
下位制御装置２０ａは、第１分配充放電指令を受信すると、この第１分配充放電指令を各二次電池ユニット３ａ、３ｂのＳＯＣや電圧などに代表される電池状態に応じて分配し、各二次電池ユニットに第２分配充放電指令をそれぞれ割り当てる（ステップＳＡ５）。第２分配充放電指令は、例えば、下位制御装置２０ａから二次電池ユニット３ａ、３ｂのパワーコンディショナ４ａ、４ｂにそれぞれ与えられる（ステップＳＡ６）。
各パワーコンディショナ４ａ、４ｂの制御部（図示略）は、下位制御装置２０ａから与えられた第２分配充放電指令に基づいて、インバータを駆動制御することにより、充放電を制御する。
下位制御装置２０ａの第２指令設定部２２ａは、上位制御装置１０から次の第１分配充電指令を受信するまで、現在の第１分配充電指令に基づく第２分配充放電指令の設定を自身の制御周期で繰り返し行う。
【００４０】
以上、説明したように、本実施形態に係る二次電池システム１及びその制御方法によれば、上位制御装置１０において、下位制御装置２０ａ〜２０ｃからそれぞれ通知された充放電可能な組電池数に基づいて要求充放電指令が分配され、下位制御装置２０ａ〜２０ｃ毎の第１分配充放電指令が設定される。第１分配充放電指令は、それぞれの下位制御装置２０ａ〜２０ｃにそれぞれ送信される。下位制御装置２０ａ〜２０ｃでは、配下にある組電池３の状態に応じて、第１分配充放電指令が分配されて、二次電池ユニット２毎の充放電指令である第２分配充放電指令が設定される。そして、この第２分配充放電指令に基づいて、各二次電池ユニット２の充放電が制御される。
このように、従来は上位制御装置１０が全て負担していた処理を下位制御装置２０ａ〜２０ｃにも負担させることにしたので、以下のような利点を得ることができる。
【００４１】
各下位制御装置２０ａ〜２０ｃからは、配下にある二次電池ユニット２ａ〜２ｆの充放電可能な組電池数を通知すればよいので、電池情報等の組電池の詳細な情報を上位制御装置１０に送信する場合に比べて、通信量を低減させることが可能となる。
また、上位制御装置１０は、各下位制御装置２０ａ〜２０ｃから通知された組電池数に基づいて要求充放電指令を分配すればよいので、上位制御装置１０における処理負担を軽減させることができる。よって、システム全体において取り扱うデータ量を少なくしてシステムを小型化することができる。
【００４２】
更に、下位制御装置２０ａ〜２０ｃは、各組電池３の情報を考慮して、上位制御装置１０からの第１配分充放電指令を配分して、各パワーコンディショナ４に与えるので、電池状態を考慮した充放電を各二次電池ユニット２ａ〜２ｆに実施させることが可能となる。これにより、組電池３に過電流が流れることを防止することが可能となる。
【００４３】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る二次電池システム１´について図５を参照して説明する。本実施形態に係る二次電池システム１´は、各下位制御装置２０ａ´〜２０ｃ´から上位制御装置１０´に対して、充放電可能な組電池数に加えて、配下にある二次電池ユニットの出力合計値（例えば、充放電電力等）が送信される点で、上述した第１実施形態に係る二次電池システム１と異なる。
【００４４】
つまり、フィードフォワード系の制御しか行っていなかった第１実施形態に対し、本願発明では、下位制御装置２０ａ´〜２０ｃ´から配下にある二次電池ユニットの出力合計値が上位制御装置１０´にフィードバックされる。
これにより、上位制御装置１０´は、各下位制御装置２０ａ´〜２０ｃ´に送信した第１分配充放電指令に対する各二次電池ユニットの実出力、換言すると、第１分配充放電指令に対する二次電池ユニットの実際の出力割合を把握することができる。これにより、上位制御装置１０´は、各下位制御装置２０ａ〜２０ｃが配下に持つ二次電池ユニットの出力能力に応じて、要求充放電指令を適切に分配することが可能となる。
【００４５】
なお、上記第１実施形態に係る二次電池システム１において、充放電可能な組電池数に代えて、配下にある二次電池ユニット２ａ〜２ｆの出力合計値を送信することとしてもよい。このように、各下位制御装置２０ａ〜２０ｃが、上述した組電池数に代えて、二次電池ユニット２ａ〜２ｆの出力合計値を上位制御装置１０に送信することで、上位制御装置１０は、下位制御装置２０ａ〜２０ｃの配下にある二次電池ユニット２ａ〜２ｆから出力可能な電力等を把握することができ、本来上位制御装置が出力したかった総出力と下位制御装置２０ａ〜２０ｃの総実出力を比較し、出力能力に応じた要求充放電指令の再分配を行うことが可能となる。これにより、その時々の二次電池ユニットの出力能力に応じて、要求充放電指令を適切に各下位制御手段に割り当てることが可能となり、本来上位制御装置が出力したかった総出力の出力が可能となる。
【００４６】
〔応用例１〕
図６は、上述した本発明の第１実施形態に係る二次電池システムを発電システム３０に適用した場合の概略構成を示した図である。図６に示すように、発電システム３０は、自然エネルギーに基づいて発電を行う発電装置４０と、発電装置４０の出力を平滑化するための二次電池システム１とを備えている。発電装置４０は、例えば、太陽電池や、風車などが挙げられる。
このような構成において、二次電池システム１には、発電装置４０の出力電力等が入力情報として入力される。二次電池システム１は、これらの入力情報に基づいて、発電装置４０の出力を平滑化するための電流指令である要求充放電指令を生成する。そして、この要求充放電指令が上述した図１の上位制御装置１０に与えられることにより、要求充放電指令に基づく各二次電池の制御が実施される。なお、図６に示した発電システムに適用される二次電池システムは、第２実施形態に係る二次電池システム１´であってもよい。また、組電池数に代えて、各二次電池ユニットの出力合計値が下位制御装置２０ａ〜２０ｃから上位制御装置１０に通知されるような二次電池システムとしてもよい。
【００４７】
本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１、１´  二次電池システム
２、２ａ〜２ｆ  二次電池ユニット
３、３ａ１〜３ａ３、３ｂ１〜３ｂ３  組電池
４ａ、４ｂ  パワーコンディショナ（電力変換手段）
５、５ａ１〜５ａ３、５ｂ１〜５ｂ３  電池管理ユニット
１０、１０´  上位制御装置（上位制御手段）
１１  第１指令設定部（第１指令設定手段）
１２  上位通信部（上位送信手段）
２０ａ〜２０ｃ、２０ａ´〜２０ｃ´  下位制御装置（下位制御手段）
２１ａ  下位通信部（下位送信手段）
２２ａ  第２指令設定部（第２指令設定手段）
３０  発電システム
４０  発電装置
【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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