(57)【要約】【課題】二次電池が劣化した後でも、蓄電システムの稼働率低下を抑制すること。【解決手段】電力系統と連系され、自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池の充放電を制御するバッテリー制御装置３０であって、二次電池の現在の充電率であるＳＯＣ現状値と二次電池のＳＯＣ目標値との差にゲインＫｐを乗じ、ＳＯＣ現状値をＳＯＣ目標値に近づけるように制御し、二次電池の充放電指令値を調整する指令値調整部３３を具備し、指令値調整部３３は、ゲインＫｐを二次電池の温度に応じて調整する。【選択図】図２
2014239622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統と連系され、自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池の充放電を制御する制御装置であって、
前記二次電池の現在の充電率である現状値と前記二次電池の目標充電率との差にゲインを乗じ、前記現状値を前記目標充電率に近づけるように制御し、前記二次電池の充放電指令値を調整する指令値調整手段を具備し、
前記指令値調整手段は、前記二次電池の温度に応じて前記ゲインを調整する制御装置。
【請求項２】
前記発電装置の出力に応じて、前記発電装置の出力変動を補い、かつ、前記二次電池の充電率が所定範囲内に収まるような前記充放電指令値を決定する指令値決定手段を具備し、
前記指令値決定手段は、前記指令値調整手段から取得する制御量に基づいて、前記充放電指令値を決定する請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記指令値調整手段は、前記二次電池の温度が高くなるに従い、大きな前記ゲインを設定し、前記指令値調整手段で設定される前記ゲインが大きいほど、前記発電装置による発電量に対する前記二次電池の前記充放電指令値の絶対値が小さくなるように制御する請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記指令値調整手段は、前記二次電池の温度の時間に対する変化率が第１所定値より小さいか否かを判定する変化率判定手段を具備し、
前記指令値調整手段は、前記変化率判定手段により前記変化率が第１所定値以上であると判定された場合には、温度に対して、前記変化率が前記第１所定値より小さい場合に乗じられる前記ゲインより大きな前記ゲインを設定するを具備する請求項１から請求項３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項５】
前記発電装置による発電量と前記二次電池の充放電量とを加算した合成出力と、目標とする前記合成出力である目標出力との差が許容範囲内となるように、計測された前記電力系統側の合成出力をフィードバック制御し、前記ゲインを調整する請求項１から請求項４のいずれかに記載の制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の制御装置が、空気調和装置により室内温度が調整される閉空間に設置されており、前記閉空間の温度と、前記二次電池の温度との差が第２所定値以上になった場合には、前記空気調和装置が所望の運転がなされていないと判断し、前記指令値調整手段による前記充放電指令値の調整量を大きくする制御装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の制御装置と、
電力系統と連系され、自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池と
を具備する蓄電システム。
【請求項８】
前記制御装置が配置される閉空間の室内温度を調整する空気調和装置を具備する請求項７に記載の蓄電システム。
【請求項９】
電力系統と連系され、自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池の充放電を制御する制御方法であって、
前記二次電池の現在の充電率である現状値と前記二次電池の目標充電率との差に、前記二次電池の温度に応じて調整されるゲインを乗じて前記現状値を前記目標充電率に近づけるように制御し、前記二次電池の充放電指令値を調整する制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置及び制御方法並びにそれを備えた蓄電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自然エネルギーを利用した発電設備は、複数の電池及び電池モジュールを有した蓄電システムが設けられており、発電設備の出力変動を蓄電システムの充放電によって補い、平準化或いはピークシフトしている。このような環境下で用いられる蓄電システムは充放電が繰り返し行われるが、蓄電システムの電池がリチウムイオン電池等の二次電池の場合は、充放電を繰り返すことにより二次電池の内部抵抗が大きくなり、電池自体の温度が高くなるという特徴がある。そのため、二次電池を用いる場合には、二次電池の充電率（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）と温度の状態を監視しながら発電設備を運転する必要があることが知られている。
【０００３】
下記特許文献１では、電池集合体の各二次電池間のチャンネルに温度制御用空気を流通させ、各々の単位電池から発生する熱が冷却されるようにして、二次電池の温度を制御することが記載されている。
下記特許文献２では、インバータ出力値に基づいて二次電池出力を少なくすることにより、二次電池の自己発熱量を抑制する技術が記載されている。
下記特許文献３では、目標ＳＯＣと、電池設備のＳＯＣとの差分に所定のゲインを乗算してＳＯＣ補償量を算出して、ＳＯＣが５０％を維持するように制御する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０４２６３７号公報
【特許文献２】特開平１−２０６８４４号公報
【特許文献３】特開２０１３−３８９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、運用を優先する場合には、電池の温度が高くなっていていたとしても電力系統からの要求に従う、或いは、電力系統よりも上位側の要求に従って充放電を繰り返すこととなる。そうすると、いずれ電池または電池モジュールの温度上限値を超えてしまい、結果的に蓄電システムが停止し、発電設備の稼働率の低下に繋がるという問題があった。上記特許文献３に記載の方法では、ＳＯＣが目標値（５０％）を維持するように制御しており、二次電池が劣化している場合には二次電池の温度上昇が進み、蓄電システムの稼働率低下を抑制することができなかった。
【０００６】
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、二次電池が劣化した後でも、蓄電システムの稼働率低下を抑制する制御装置及び制御方法並びにそれを備えた蓄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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、電力系統と連系され、自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池の充放電を制御する制御装置であって、前記二次電池の現在の充電率である現状値と前記二次電池の目標充電率との差にゲインを乗じ、前記現状値を前記目標充電率に近づけるように制御し、前記二次電池の充放電指令値を調整する指令値調整手段を具備し、前記指令値調整手段は、前記二次電池の温度に応じて前記ゲインを調整する制御装置を提供する。
【０００８】
このような構成によれば、電力系統と連系され、自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池の充放電を制御する制御装置において、二次電池の温度に応じて調整されたゲインが、現在の充電率である現状値と目標充電率との差に乗じられ、現状値が目標充電率に近づけるように制御されて、二次電池の充放電指令値が調整される。
このように本発明は、二次電池の温度が高い場合と温度が低い場合とで現状値と目標充電率との差に乗じられるゲインを異ならせる等の調整ができるので、二次電池が劣化し、二次電池の温度に変化があった場合には、充放電指令値を温度に応じて調整できる。これにより、充放電量を制限し、二次電池の温度上昇を抑制するので、二次電池の充放電運転を継続させることができ、システム稼働率低下の抑制につながる。二次電池が劣化した場合に、簡易に劣化状態を監視できる手段として二次電池の温度に変化が生じることを見出したことで、二次電池の劣化状態を示す温度に対して、充放電指令値を調整することができる。これにより、二次電池の温度が上限値を超えてしまうことで二次電池を停止させることがないため、二次電池の充放電運転を継続させることができる。
【０００９】
上記制御装置は、前記発電装置の出力に応じて、前記発電装置の出力変動を補い、かつ、前記二次電池の充電率が所定範囲内に収まるような前記充放電指令値を決定する指令値決定手段を具備し、前記指令値決定手段は、前記指令値調整手段から取得する制御量に基づいて、前記充放電指令値を決定することが好ましい。
【００１０】
このように、二次電池の充電率を所定範囲内に収めるように制御されることにより、従来のように二次電池の充電率が目標値で平準化されるよう制御される場合と比較して、二次電池の充放電制御量の要求を緩和させることができ、二次電池の温度上昇を抑制できる。ここで、所定範囲とは、二次電池の平準化の目標値を含み、かつ、発電装置の出力と合成された場合に電力系統側からの要求を満たす出力が得られる充電率となる範囲である。
【００１１】
上記制御装置において、前記指令値調整手段は、前記二次電池の温度が高くなるに従い、大きな前記ゲインを設定し、前記指令値調整手段で設定される前記ゲインが大きいほど、前記発電装置による発電量に対する前記二次電池の前記充放電指令値の絶対値が小さくなるように制御することが好ましい。
【００１２】
二次電池の温度が高くなるほどゲインを大きくして二次電池の充放電量に制限がかけられることにより、より確実に二次電池の温度上昇が抑制され、システム稼働率低下の抑制につながる。
【００１３】
上記制御装置は、前記指令値調整手段は、前記二次電池の温度の時間に対する変化率が第１所定値より小さいか否かを判定する変化率判定手段を具備し、前記指令値調整手段は、前記変化率判定手段により前記変化率が第１所定値以上であると判定された場合には、温度に対して、前記変化率が前記第１所定値より小さい場合に乗じられる前記ゲインより大きな前記ゲインを設定することとしてもよい。
【００１４】
二次電池の温度の時間に対する変化率が第１所定値以上である場合、つまり、例えば急激な温度変化が生じた状況においては、変化率が第１所定値より小さい場合よりもゲインを大きく設定し、二次電池の充放電制御量を小さくするように制御することにより、二次電池の温度上昇をより確実に抑制し、二次電池を安全側に制御できる。
【００１５】
上記制御装置は、前記発電装置による発電量と前記二次電池の充放電量とを加算した合成出力と、目標とする前記合成出力である目標出力との差が許容範囲内となるように計測された前記電力系統側の合成出力をフィードバック制御し、前記ゲインを調整することとしてもよい。
【００１６】
温度に応じてゲインを調整することにより、二次電池の充放電指令値が変動するので、合成出力が変動することになり、目標出力との差が許容範囲外となる場合も想定される。そこで、本発明は、計測された電力系統側の合成出力をフィードバック制御することにより、目標出力との差が許容範囲内となるような適切なゲインに調整することができる。
【００１７】
上記いずれかに記載の制御装置が、空気調和装置により室内温度が調整される閉空間に設置されており、前記閉空間の温度と、前記二次電池の温度との差が大きくなった場合には、前記空気調和装置が所望の運転がなされていないと判断し、前記指令値調整手段による前記充放電指令値の調整量を大きくすることとしてもよい。
【００１８】
空気調和装置が所望の運転をしておらず、室内温度の調整ができない場合には、積極的に充放電指令値の調整量を大きくする（つまり、指令値調整手段に設定されるゲインを大きくする）ことにより、二次電池の温度上昇の抑制に寄与できる。
【００１９】
本発明は、上記いずれかに記載の制御装置と、電力系統と連系され、自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池とを具備する蓄電システムを提供する。
【００２０】
上記蓄電システムは、前記制御装置が配置される閉空間の室内温度を調整する空気調和装置を具備することとしてもよい。
【００２１】
本発明は、電力系統と連系され、自然エネルギーによって発電する発電装置と接続される二次電池の充放電を制御する制御方法であって、前記二次電池の現在の充電率である現状値と前記二次電池の目標充電率との差に、前記二次電池の温度に応じて調整されるゲインを乗じて前記現状値を前記目標充電率に近づけるように制御し、前記二次電池の充放電指令値を調整する制御方法を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、二次電池が劣化した後でも、蓄電システムの稼働率低下を抑制するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る蓄電システムの概略構成図である。
【図２】第１の実施形態に係るバッテリー制御装置の機能ブロック図を示している。
【図３】第１の実施形態に係るバッテリー制御装置のゲインを温度に応じて調整した場合と温度に応じた調整をしない場合とにおける、時間に対する出力電力と充電率との関係を示した図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るバッテリー制御装置の機能ブロック図を示している。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る蓄電システムの概略構成図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る蓄電システムにおいて、実測電力値と出力目標値と関係の一例を示した図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る蓄電システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明に係る制御装置及び制御方法並びにそれを備えた蓄電システムの実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
〔第１の実施形態〕
図１は、本実施形態に係るバッテリー制御装置３０（制御装置）を備えた蓄電システム１の概略構成を示している。本実施形態においては、自然エネルギーによって発電する発電装置は、風力発電装置である場合を例に挙げて説明するが、発電装置は風力発電装置の他に太陽光発電装置、波力発電装置など発電量平準化が可能な電力貯蔵装置との組合せが好ましい発電装置であり、風力発電装置に限定されない。
図１に示されるように、本実施形態に係る蓄電システム１は、風力発電装置（発電装置）２と、電力貯蔵装置３と、自然エネルギー発電コントローラ（以下「発電コントローラ」という）１０とを備えており、電力系統６と接続されている。発電コントローラ１０は、接続点から取得される風力発電装置の出力を電力貯蔵装置３に出力する。
【００２６】
風力発電装置２は、自然エネルギーによって発電する発電装置の一例であり、風力によって発電する発電装置である。簡素化のため図１は風力発電装置２が１個である場合を例に挙げて説明するが、風力発電装置２の個数は特に限定されない。また、本実施形態では、風力発電装置を例に挙げているが、異なる種類の発電装置が複数設けられていてもよい。
【００２７】
電力貯蔵装置３は、バッテリー制御装置３０と、二次電池３１と、電力変換器３２とを備えている。また、電力貯蔵装置３は、二次電池３１のセル温度（モジュール温度）を計測する温度計測部（図示略）を備えており、二次電池３１のセル温度を計測した計測結果をバッテリー制御装置３０に出力する。ここで以降の説明では、二次電池３１のセル温度（モジュール温度）を簡易的に、二次電池３１の温度と記載する。
二次電池３１が劣化した場合に、簡易に二次電池３１の劣化状態を監視できる手段として二次電池３１の温度があり、二次電池３１の劣化に伴い内部抵抗が上昇し、温度が変化し上昇する。この二次電池３１の劣化状態を示す温度に対して、充放電量を調整することで二次電池３１の温度変化を小さくすることが可能となる。なお、二次電池３１の温度として計測する値は、本実施形態においては、各セルの温度のうち最も高い温度を使用することとするが、これに限定されず、例えば、各セルの平均値を使用してもよい。
【００２８】
二次電池３１は、リチウム二次電池、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。
バッテリー制御装置３０は、例えば、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。
【００２９】
バッテリー制御装置３０は、二次電池３１の充電率（ＳＯＣ）を算出或いは計測しており、発電コントローラ１０から取得する風力発電装置の出力の情報に基づいて決定される充放電指令値に基づいて電力変換器３２を制御して、二次電池３１の充電率（ＳＯＣ）を調整する。具体的には、バッテリー制御装置３０は、充放電指令値を電流値として算出し、算出された電流値となるように電力変換器３２のインバータを制御する。電力変換器３２のインバータは双方向インバータからなり、発電装置が交流を発電する際は、交流の入力電力を直流に変換して二次電池３１に充電する。また、二次電池３１が直流を放電する際は、直流の放電電力を交流に変換してトランスを介して電力系統へ出力する。
【００３０】
具体的には、バッテリー制御装置３０は、図２に示されるような機能ブロック図で示される。図２に示されるように、バッテリー制御装置３０は、指令値調整部（指令値調整手段）３３と指令値決定部（指令値決定手段）３４とを備えている。
指令値調整部３３は、二次電池３１の現在の充電率（ＳＯＣ）であるＳＯＣ現状値〔％〕と、二次電池３１の目標充電率であるＳＯＣ目標値〔％〕との差にゲインＫｐを乗算し、ＳＯＣ現状値をＳＯＣ目標値に近づけるように充電率（ＳＯＣ）の補正制御をし、二次電池３１の充放電指令値を調整する。指令値調整部３３で決定された充電率（ＳＯＣ）の制御量は、充電率（ＳＯＣ）の補正制御量として指令値決定部３４に出力される。
【００３１】
なお、ＳＯＣ目標値に「近づける」ように制御するとは、ＳＯＣ現状値がＳＯＣ目標値に一致することが目標でなく、ＳＯＣ目標値を含む所定範囲を許容範囲とし、その許容範囲内となるように充電率（ＳＯＣ）を制御することを意味する。つまり、二次電池３１は厳密に平準化（例えば、充電率５０〔％〕）を維持することまでは求められていないことに着目し、二次電池３１の充電率の平準化を多少犠牲にして、二次電池３１の温度上昇の抑制を優先させている。なお、所定範囲とは、二次電池の平準化の目標値を含み、かつ、発電装置の出力と合成された場合に電力系統側からの要求を満たす出力が得られる充電率となる範囲である。
【００３２】
また、指令値調整部３３は、二次電池３１の温度に応じてゲインＫｐを調整する。具体的には、図２に示されるように、指令値調整部３３は、温度に対してゲインを設定するゲイン情報３５を有している。指令値調整部３３に設けられるゲイン情報３５は、二次電池３１の温度が高くなるに従い、大きなゲインが設定されるようになっている。バッテリー制御装置３０には温度計測部から取得した二次電池３１の温度の情報が入力されており、指令値調整部３３は、取得した二次電池３１の温度に対応して設定されるゲインをゲイン情報３５から読み出し、読み出したゲインを優先信号としてゲインＫｐに設定する。
【００３３】
ここで、本実施形態においては、温度に対するゲインを取得するためゲイン情報３５は、図２に示されるようにテーブルで与えられることとして説明するが、例えば、温度に応じてゲインを算出する演算式であってもよいし、線形補間によって求めることとしてもよく、特に限定されるものでない。また、本実施形態においては、ゲイン情報３５は、二次電池３１の温度上昇を抑制する範囲となる充放電指令値を得られる適切な値が、計測シミュレータにより事前検討されて指令値調整部３３の記憶部（図示略）に格納されていることとして説明するが、これに限定されず、蓄電システム１の運用中にチューニングして適宜設定することとしてもよい。
【００３４】
また、本実施形態においては、ゲイン情報３５のゲインは、温度に応じて調整するが、温度に応じた調整がされない場合には、図２で示される機能ブロック図のゲインＫｐにおいて所定のゲインを用いることとする。所定のゲインＫｐが用いられる場合には、二次電池３１の充電率を目標充電率（例えば、５０〔％〕）に維持されるような充放電指令値が、バッテリー制御装置３０から出力される。
【００３５】
指令値決定部３４は、風力発電装置２の出力電力に応じて、風力発電装置２の出力変動を補い、かつ、二次電池３１の充電率（ＳＯＣ）が所定範囲内に収まるような充放電指令値を、指令値調整部３３から取得する制御量（補正制御量）に基づいて決定する。具体的には、指令値決定部３４は、発電コントローラ１０から取得された風力発電装置２の出力電力〔Ｗ〕と、指令値調整部３３から取得する補正制御量とを加算器３７で加算し、リミッタ３８によって電力量を制限し、これを平滑化フィルタ３９により平滑化した電力量から、風力発電装置２の出力電力を減算器４０にて減算する。このように算出された値は、インバータ出力リミッタ４１により電力変換器３２に与えられる値に制限がかけられ、正（＋）であれば放電、負（−）であれば充電とする充放電指令〔Ｗ〕を制御量（充放電指令値）として出力される。
バッテリー制御装置３０は、このようにして得られた充放電指令値に応じた出力指令値を電力変換器３２に対して出力し、電力変換器３２を制御する。
【００３６】
また、バッテリー制御装置３０は、指令値調整部３３で設定されるゲインが大きいほど、風力発電装置２による発電量（出力電力）に対する二次電池３１の充放電指令値の絶対値が小さくなるように制御する。
具体的には、バッテリー制御装置３０は、指令値調整部３３で設定されるゲインを大きくするほど、指令値決定部３４に対する補正制御量を大きくすることとなり、減算器４０における減算結果の絶対値がより小さくなる。つまり、二次電池３１に対する出力指令値を小さくすることで、二次電池３１の温度の上昇の抑制につながる。
【００３７】
電力変換器３２は、交流と直流を変換する双方向インバータであって、例えば、バッテリー制御装置３０によって決定された充放電指令値とするために二次電池３１に蓄電されている直流電力を交流電力に変換し、二次電池３１から放電させる。また、電力変換器３２は、バッテリー制御装置３０によって決定された充放電指令値にするために風力発電装置２や電力系統６から取得した交流電力を直流電力に変換し、変換後の電力を二次電池３１に出力し、二次電池３１を充電させる。
【００３８】
次に、本実施形態に係るバッテリー制御装置３０の作用について説明する。
自然エネルギーにより発電され（発電しているので、符号は＋）、発電コントローラ１０により風力発電装置２の出力電力の情報が得られると、発電コントローラ１０からバッテリー制御装置３０に出力電力の情報が出力される。また、バッテリー制御装置３０には、二次電池３１の温度の情報が入力されるとともに、二次電池３１の充電率（ＳＯＣ）の情報が入力されている。
【００３９】
二次電池３１のＳＯＣ現状値からＳＯＣ目標値が減算され、減算結果に対し、取得した二次電池３１の温度に応じゲイン情報３５から読み出されたゲインが乗算され、充電率（ＳＯＣ）の補正制御量が求められる。また、風力発電装置２により発電され得られた出力電力の情報と、充電率（ＳＯＣ）の補正制御量とが加算され、リミッタ３８によって電力量が制限され、平滑化された電力量を求める。温度に応じて求められた充電率（ＳＯＣ）の補正制御量を勘案した平滑化された電力量から、風力発電装置２により得られた出力電力の値を減算し、減算結果はインバータ出力リミッタ４１により制限がかけられ、充放電指令値〔Ｗ〕として決定される。充放電指令値〔Ｗ〕の符号がプラス（＋）であれば、二次電池３１を放電させる方向に制御し、符号がマイナス（−）であれば、二次電池３１を充電する方向に制御する。
【００４０】
ここで、本実施形態に係るバッテリー制御装置３０のゲインＫｐを温度に応じて調整した場合と温度に応じた調整をしない場合とによって得られた結果の一例を、図３を用いて説明する。図３は、横軸に時間、左側縦軸に出力電力〔％〕、右側縦軸に充電率（ＳＯＣ）〔％〕が示されている。ここで、図３の◆印は風力発電装置２からの入力電力とし、×印は温度に応じてゲインを調整しない場合に得られる二次電池３1の充放電量とし、＊印は温度に応じてゲインを調整しない場合に得られる充電率（ＳＯＣ）とし、●印は温度に応じてゲインを調整しない場合に得られる、風力発電装置２と二次電池３１との合成出力とし、◎印は温度に応じてゲインを調整した場合に得られる二次電池３１の充放電量とし、◇印は温度に応じてゲインを調整した場合に得られる充電率（ＳＯＣ）とし、■印は温度に応じてゲインを調整した場合に得られる、風力発電装置２と二次電池３１との合成出力とする。
【００４１】
二次電池３１の温度に応じたゲインを設定しない場合には、風力発電装置２の入力電力が変動した場合には、充電率（ＳＯＣ）をＳＯＣ目標値（例えば、５０〔％〕）に平準化しつつ、電力系統６の要求を満たすような制御がなされる。つまり、ＳＯＣ目標値を維持するようなゲインＫｐが指令値調整部３３に設定されることにより、×印で示されるような出力を得る充放電量に決定され、二次電池３１の充電率（ＳＯＣ）は目標充電率である５０〔％〕に維持される。また、これにより、風力発電装置２及び二次電池３１の合成出力は、安定する。
【００４２】
これに対し、本実施形態のように、指令値調整部３３において温度に応じて調整されたゲインが設定された場合には、風力発電装置２の入力電力が変動した場合であっても、温度が高いほど大きなゲインが設定されることにより、温度調整しない場合と比較して、（◎印に示されるように）二次電池３１の充放電量に制限がかかる。これにより、ゲインを温度調整しない場合の充電率（ＳＯＣ）より値が多少ずれることはあるものの、ＳＯＣ目標値に近づけるように制御されている。また、二次電池３１の充放電量に制限をかけた影響により、風力発電装置２及び二次電池３１の合成出力は変動しているが（■印）、電力系統６側からの要求の許容範囲には収まるように制御されている。風力発電装置２及び二次電池３１の合成出力に変動はあるものの、電力系統６側からの要求の許容範囲に収まるように制御されるので変動は問題にならない。むしろ、二次電池３１の温度に応じて調整されたゲインが設定されることで、二次電池３１の温度上昇を抑制できるので、二次電池３１の温度が上限値を超えてしまうことで二次電池３１を停止させることがないため、二次電池３１の充放電運転を継続させることができる効果が得られる。
【００４３】
以上説明してきたように、本実施形態に係るバッテリー制御装置３０及び制御方法並びにそれを備えた蓄電システム１によれば、二次電池３１の温度に応じて調整されたゲインＫｐがＳＯＣ現状値とＳＯＣ目標値との差に乗じられ、ＳＯＣ現状値がＳＯＣ目標値に近づけるように制御されて、二次電池３１の充放電指令値が調整される。また、指令値調整部３３のゲイン情報３５で設定されるゲインは、二次電池３１の温度上昇を抑制する充放電指令値を得られるような適切なゲインが設定され、二次電池３１の温度が高いほど大きな値になるように設定される。これにより、二次電池３１が劣化し、二次電池３１の温度に変化があった場合であっても、充放電量を制限して制御量を小さくする方向に制御するので、二次電池３１に対する充放電の要求を緩和させることができ、二次電池３１が温度条件により使用できない上限値への到達を防ぐよう温度上昇が抑制できる。これにより、二次電池３１の充放電運転を継続させることができ、蓄電システム１の稼働率低下の抑制につながる。
また、本発明は、二次電池３１は厳密に平準化（例えば、充電率５０〔％〕）することまでは求められていないことに着目し、二次電池３１の充電率の平準化が多少失われても、出力変動を許容範囲内に収めつつ、二次電池３１の温度上昇の抑制を優先させている。
【００４４】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図１及び図４を用いて説明する。本実施形態のバッテリー制御装置３０は、二次電池３１の温度の時間に対する変化率の大きさを判定する変化率判定部（変化率判定手段）４２をさらに備える点で、上述した実施形態と異なる。以下、本実施形態のバッテリー制御装置３０について、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００４５】
図４は、本実施形態に係るバッテリー制御装置３０の機能ブロック図を示している。
バッテリー制御装置３０は、指令値調整部３３と、指令値決定部３４とを備えている。
指令値調整部３３は、変化率判定部４２を備えている。
変化率判定部４２は、二次電池３１の温度の時間に対する変化率が第１所定値より小さいか否かを判定し、判定結果を指令値調整部３３に出力する。
指令値調整部３３は、変化率判定部４２により変化率が第１所定値以上であると判定された場合には、温度に対して、変化率が第１所定値より小さい場合に乗じられるゲインより大きなゲインを設定する。
【００４６】
具体的には、指令値調整部３３は、第１の実施形態で述べたゲイン情報３５に加えて、他のゲイン情報４３を備えている。
例えば、図４に示されるように、温度の時間に対する変化率が第１所定値より小さい場合には、温度３５℃の場合にゲイン１、温度３８℃の場合にゲイン１．５・・・とのように設定されるゲイン情報３５からゲインが読み出される。温度の時間に対する変化率が第１所定値以上の場合には、温度の変化率が２．０の場合にゲイン１．５、温度の変化率が２．５の場合にゲイン２．０・・・とのように設定される他のゲイン情報４３からゲインが読み出される。このように読み出されたゲインは優先信号としてゲインＫｐに設定される。
【００４７】
このように、ゲイン情報４３は、温度の変化率とゲインとが対応付けられており、温度の変化率が第１所定値より小さい場合に設定されるゲインよりも大きなゲインとし、かつ、温度の変化率が大きくなるほど大きなゲインとする。
なお、ゲイン情報４３は、計測シミュレータにより事前検討されて指令値調整部３３の記憶部（図示略）に格納されていることとして説明するが、これに限定されず、蓄電システム１の運用中にチューニングして適宜設定することとしてもよい。
指令値決定部３４は、指令値調整部３３から出力される補正制御量に基づいて、充放電指令値を決定する。
【００４８】
このように、二次電池３１の温度の変化率が第１所定値以上である場合には、変化率が第１所定値より小さい場合よりも、大きなゲインを乗算して充電率の補正制御量が算出されるので、バッテリー制御装置３０は二次電池３１の充放電制御量を（温度の変化率が第１所定値より小さい場合と比較して）小さくできる。これにより、二次電池３１の急激な温度変化が想定される状況においては、二次電池３１の充放電量がより制限されるので、二次電池３１の温度上昇を確実に抑制することができる。
【００４９】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図３及び図５を用いて説明する。本実施形態のバッテリー制御装置３０は、決定された充放電指令値による制御結果をフィードバックさせる点で、上述した実施形態と異なる。以下、本実施形態のバッテリー制御装置３０について、第１の実施形態及び第２の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００５０】
これまで説明してきたように、充電率（ＳＯＣ）の補正制御量を算出する場合にゲインＫｐを温度に応じて調整することにより、温度に応じた調整をした分の影響による二次電池３１の出力が変動することとなり、結果として、風力発電装置２と二次電池３１との合成出力（実測合成出力）が、目標とする合成出力である目標出力（目標合成出力）より少し外れることとなる（図３の■印のグラフ参照）。また、充電率（ＳＯＣ）も目標充電率（例えば、５０〔％〕）より少し外れることが生じる。本実施形態では、こうした合成出力（実測合成出力）を目標出力（目標合成出力）に近づけるように制御する。
【００５１】
図５は、本実施形態に係る蓄電システム１の概略構成図が示されている。
図５に示されるように、本実施形態に係る蓄電システム１は、風力発電装置（発電装置）２と、電力貯蔵装置３と、発電コントローラ１０とを備えており、電力系統６と接続されている。発電コントローラ１０は、接続点から取得される風力発電装置の出力を電力貯蔵装置３に出力する。また、電力系統６側から計測される実測電力値（Ｐ＿ｍｅｓ）の情報が、電力貯蔵装置３のバッテリー制御装置３０に入力されるようになっている。
【００５２】
バッテリー制御装置３０は、風力発電装置２による発電量（出力電力）と二次電池３１の充放電量とを加算した合成出力と、目標出力との差が許容範囲内となるように、計測された電力系統６側の合成出力を指令値調整部３３にフィードバック制御し、ゲインＫｐを調整する。
具体的には、合成出力（実測合成出力）と目標出力（目標合成出力）との差の所定期間の積算値をΔＷ＿ｍｅｓとし、ΔＷ＿ｍｅｓと許容される所定期間の積算値との差をΔＷ＿ａｃｃｅｐｔとし、目標出力をＰ＿ｔａｒｇｅｔとし、以下の（１）式ように定義する。
【００５３】
ΔＷ＿ｍｅｓ=∫（Ｐ＿ｍｅｓ−Ｐ＿ｔａｒｇｅｔ)ｄｔ      （１）
ここで、所定期間（積分区間）をｔ１〜ｔ２とし、ΔＷ＿ａｃｃｅｐｔ及びＰ＿ｔａｒｇｅｔは、予め決められた値とする。
ΔＷ＿ａｃｃｅｐｔ−｜ΔＷ＿ｍｅｓ｜＞０の場合に、ゲインＫｐは現状維持とする。
ΔＷ＿ａｃｃｅｐｔ−｜ΔＷ＿ｍｅｓ｜＜０の場合に、ゲインＫｐを変更する。
【００５４】
図６は、横軸を時間〔秒〕とし、縦軸を出力電力〔ＰＵ〕としている。出力が５０〔ＰＵ〕の位置の水平線は目標出力値が示されており、図６の■印は、実測電力値（合成出力）が示されており、その差が積算値ΔＷ＿ｍｅｓとして示されている。
【００５５】
本実施形態においては、以下のようにゲインを設定する。例えば、変更前のゲインＫｐが、３５℃のときゲイン１．０とし、３８℃のとき１．５とした場合に、変更後のゲインＫｐは、３５℃のとき０．５とし、３８℃のとき１．０とするようなゲインを設定する。つまり、ゲインＫｐを変更する場合とは、前回設定したゲインＫｐにより出力指令値（充放電指令値）を調整したことにより、実測電力値が出力目標値と許容範囲以上に乖離している状態であるので、現状設定しているゲインＫｐよりも小さな値となるゲインに変更することにより、実測電力値を出力目標値に近づける。
このように、本実施形態によれば、二次電池３１の温度上昇を抑制するために調整された二次電池３１の充放電指令値によって、合成出力が目標出力から乖離していると判断された場合には、実測電力値のフィードバック制御によって二次電池３１の温度上昇の抑制度合いを緩めることができるので、目標出力により近づけつつ、二次電池３１の温度上昇の抑制をも行うことができる。
【００５６】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図１及び図７を用いて説明する。本実施形態の制御装置は、温度判定部を備える点で、上述した実施形態と異なる。以下、本実施形態のバッテリー制御装置３０について、第１の実施形態、第２の実施形態、及び第３の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００５７】
図７は、本実施形態に係る蓄電システム１の概略構成図である。
本実施形態においては、バッテリー制御装置３０が、コンテナに備えられる蓄電システムに適用された場合を例に挙げて説明するが、これに限定されない。以下の説明において、前後上下左右の方向は、二次電池３１を搭載する閉空間の前後上下左右の方向に一致させた図７に示す前後上下左右を基準としている。
図７には、本実施形態に係る制御装置が適用されるコンテナの概略構成の斜視図が示されている。図７に示されるように、蓄電システム１１は、コンテナ（閉空間）１０内に制御装置１０と、複数の蓄電池モジュール２０と、空調ユニット（空気調和装置）１３と、給気ダクト１４とを備えている。蓄電池モジュール２０は、所定の電圧と蓄電容量を満たすよう１つ以上の二次電池３１により構成されている。また、空調ユニット１３と給気ダクト１４により、蓄電池モジュール２０の充放電による熱が冷却されるようになっている。
【００５８】
コンテナ１２内部には、複数の蓄電池モジュール２０が上下左右のマトリックス上に整列して設置されている。蓄電池モジュール２０の数は、数十〜数百個と要求される電圧等によって異なり、マトリックスの行及び列も異なる。複数の蓄電池モジュール２０の集合体を蓄電池モジュール群とする。なお、蓄電池モジュール２０の数、配置位置等は特に限定されない。
給気ダクト１４は、蓄電池モジュール群に対して冷風を分配するヘッダであり、均一に冷風が供給されるようにスリット１５（吹き出し口）が下向きに複数開いている。このスリット１５から冷風が供給されることで各蓄電池モジュール２０が冷却される。給気ダクト１４から供給された冷風の一部は、各蓄電池モジュール２０のファンによって空気の流れＲの方向で（後ろから前方向に各蓄電池モジュール２０内を通過して）、蓄電池モジュール２０内部が冷却される。
【００５９】
また、給気ダクト１４のスリット１５から供給された冷風の一部は、各蓄電池モジュール２０を通過しないまま、コンテナ１２内へ流出してコンテナ１２内の各部が冷却される。また、各蓄電池モジュール２０内を通過し、温度が上昇した空気とコンテナ１２内部を通過して温度が上昇した空気は、排気口２３を介し、空調ユニット１３に戻り、再び冷却され、スリット１５から各蓄電池モジュール２０内とコンテナ１２に供給されるよう、空気が循環するようになっている。
空調ユニット１３は、コンテナの室内温度を調整するものであり、図７に示されるようにコンテナ１２の内部に設置されていてもよいし、コンテナ１２の外部に設置（図示略）されていてもよい。また、図７では、空調ユニット１３は、蓄電池モジュール２０の上方に設置しているが、コンテナ１２の内外を問わず、蓄電池モジュール２０の側面や下方に設置することとしてもよい。また、空調ユニット１３は、市販の空調ユニットを利用することが可能である。
【００６０】
蓄電池モジュール２０がコンテナ１２に設置されている場合、空調ユニット１３によって室内温度が調整されるが、この場合、蓄電池モジュール２０の温度は、閉空間の室内温度の影響を受ける。つまり、空調ユニット１３等の不調により室内温度が変化した場合には、蓄電池モジュール２０を構成する二次電池３１の温度も変化する場合があり、上述した第１の実施形態で準備していた二次電池３１の温度に対応して設定されるゲイン情報３５のゲインＫｐでは、適正な制御ができなくなると想定される。
本実施形態においては、コンテナ１２の室内温度と二次電池３１の温度との温度差を判定する温度判定部をバッテリー制御装置３０に設ける。
温度判定部によって、コンテナ１２の室内温度と二次電池３１の温度との温度差が第２所定値以上であると判定された場合には、バッテリー制御装置３０は、空調ユニット１３によって所望の運転がなされていないと判断し、指令値調整部３３による充放電指令値の調整量を大きくする。
【００６１】
具体的には、指令値調整部３３は、コンテナ１２の室内温度と二次電池３１の温度との温度差が大きくなるほど、ゲインＫｐの値を大きく設定する。
このように、温度判定部を設け、コンテナ１２の室内温度と二次電池３１の温度との温度差が第２所定値以上であると判定された場合に充放電指令値の調整量を大きくするべくゲインＫｐの値を大きく設定することにより、合成目標出力、及び二次電池３１の目標温度に対し、室内温度の影響を少なくして、二次電池３１の温度上昇を抑制し、充電率（ＳＯＣ）が所定範囲に収まるような制御がなされる。
【００６２】
なお、第１の実施形態から第４の実施形態を適宜組み合わせて実施してもよい。例えば、第１の実施形態の構成に第３の実施形態の構成を組み合わせてもよいし、第１の実施形態の構成に第２の実施形態の構成と第４の実施形態の構成を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１  蓄電システム
６  電力系統
１２  コンテナ（閉空間）
１３  空調ユニット（空気調和装置）
２０  電池モジュール
３０  バッテリー制御装置
３１  二次電池
３３  指令値調整部
３４  指令値決定部
３５  ゲイン情報
４２  変化率判定部
４３  ゲイン情報
【図１】
2014239622.tif 000003
【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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