(57)【要約】【課題】設備の利用率を向上させること。【解決手段】電力系統６に接続され、複数の二次電池セルを直列に接続した複数の二次電池セル群３１１，３１２，３１３、３２１，３２２，３２３、・・・３ｎ１，３ｎ２，３ｎ３を備えて構成される組電池Ａ１、Ａ２・・・Ａｎが複数並列に接続される二次電池システム１の制御装置であって、少なくとも一の二次電池セル群３１１，３１２，３１３、３２１，３２２，３２３、・・・３ｎ１，３ｎ２，３ｎ３の劣化度合いが所定範囲を逸脱した場合に、所定範囲を逸脱した二次電池セル群３１１，３１２，３１３、３２１，３２２，３２３、・・・３ｎ１，３ｎ２，３ｎ３を、二次電池システム１と非接続状態にさせ、解列させる。【選択図】図１
2014064362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に接続され、複数の二次電池セルを直列に接続した複数の二次電池セル群を備えて構成される組電池が複数並列に接続される二次電池システムの制御装置であって、
少なくとも一の前記二次電池セル群の劣化度合いが所定範囲を逸脱した場合に、所定範囲を逸脱した前記二次電池セル群を、前記二次電池システムと非接続状態にさせ、解列させる二次電池システムの制御装置。
【請求項２】
前記劣化度合いが所定範囲を逸脱した前記二次電池セル群がある場合に、所定範囲を逸脱した前記二次電池セル群と該二次電池セル群を含む前記組電池とを非接続状態にして解列させる、または、所定範囲を逸脱した前記二次電池セル群を含む前記組電池と前記二次電池システムとを非接続状態にして解列させる請求項１に記載の二次電池システムの制御装置。
【請求項３】
電池電圧情報、電池充放電電流情報、または電池インピーダンス情報の少なくとも一つにより得られる前記二次電池セル群の定格容量に対する電池容量を推定し、推定された前記電池容量に基づいて前記劣化度合いを判断する請求項１または請求項２に記載の二次電池システムの制御装置。
【請求項４】
各前記二次電池セル群の充電電力の積算値が第１閾値より大きくなった場合に、前記劣化度合いが所定範囲を逸脱した前記二次電池セル群を解列させ、放電要求を受信するまで解列状態とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の二次電池システムの制御装置。
【請求項５】
前記二次電池システムが、自然エネルギー発電装置と接続され、前記自然エネルギー発電装置から出力される電力を充電する場合に、各前記二次電池セル群の充電電力の積算値が第２閾値より大きくなった場合に、前記自然エネルギー発電装置の出力を低減させる請求項１から請求項４のいずれかに記載の二次電池システムの制御装置。
【請求項６】
各前記二次電池セル群の放電電力の積算値から算出される、前記二次電池システムの電池残容量が、第３閾値より小さくなった場合に、前記劣化度合いが所定範囲を逸脱した前記二次電池セル群を解列させ、充電要求を受信するまで解列状態にする請求項１から請求項５のいずれかに記載の二次電池システムの制御装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の二次電池システムの制御装置と、
複数の二次電池セル群を備えて構成される組電池が複数並列に接続される二次電池システムと、
自然エネルギー発電装置と
を具備する自然エネルギー発電システム。
【請求項８】
電力系統に接続され、複数の二次電池セルを直列に接続した複数の二次電池セル群を備えて構成される組電池が複数並列に接続される二次電池システムの制御方法であって、
少なくとも一の前記二次電池セル群の劣化度合いが所定範囲を逸脱した場合に、所定範囲を逸脱した前記二次電池セル群が、前記二次電池システムと非接続状態にされ、解列される二次電池システムの制御方法。
【請求項９】
電力系統に接続され、複数の二次電池セルを直列に接続した複数の二次電池セル群を備えて構成される組電池が複数並列に接続される二次電池システムの制御プログラムであって、
少なくとも一の前記二次電池セル群の劣化度合いが所定範囲を逸脱した場合に、所定範囲を逸脱した前記二次電池セル群と、前記二次電池システムとを非接続状態にさせ、解列させる処理をコンピュータに実行させるための二次電池システムの制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池システムの制御装置および方法ならびにプログラム、それを備えた自然エネルギー発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の二次電池セルから構成される組電池（電池モジュール）が複数個並列に接続されている二次電池システムにおいて、組電池に劣化の進んでいる二次電池セルが含まれている場合には、二次電池システムが有する容量の範囲内で充放電制御を実行していても、セル単体の異常が検出されることにより、二次電池システム全体が停止することがあった。
【０００３】
このようにセルの劣化等により異常が生じ、セル電圧が所定範囲外となった場合に、所定範囲外となった二次電池セルを選択的に充電或いは放電させ、所定範囲外となった二次電池セル以外の二次電池セルのセル電圧の過充電や過放電を防ぐセルバランス技術が提案されている（下記特許文献１参照）。
また、下記特許文献２では、電池の劣化が検出された場合に、二次電池システムを停止せずに劣化した電池を解列して新品電池と交換し、全ての電池が同じ電圧になったら正常な状態に復帰させる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９８８２４号公報
【特許文献２】特開２００２−２７２０１０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、上記特許文献２のように、運用開始当初と比較して性能低下が検出された二次電池セルが解列されると、運用開始時に想定したパフォーマンスが出せないにしても、実際には二次電池セルの充放電ができる状態であるにも関わらず、使用されないこととなり、利用率が低くなるという問題があった。
【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、設備の利用率を向上させることのできる二次電池システムの制御装置および方法ならびにプログラム、それを備えた自然エネルギー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】
【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、電力系統に接続され、複数の二次電池セルを直列に接続した複数の二次電池セル群を備えて構成される組電池が複数並列に接続される二次電池システムの制御装置であって、少なくとも一の前記二次電池セル群の劣化度合いが所定範囲を逸脱した場合に、所定範囲を逸脱した前記二次電池セル群を、前記二次電池システムと非接続状態にさせ、解列させる二次電池システムの制御装置を提供する。
【０００８】
このような構成によれば、電力系統に接続され、複数の二次電池セルを直列に接続した複数の二次電池セル群を備えて構成される組電池が複数並列に接続される二次電池システムの制御装置であって、少なくとも一の二次電池セル群の劣化度合いが所定範囲を逸脱した場合に、所定範囲を逸脱した二次電池セル群が、二次電池システムと非接続状態にされて解列される。ここで、二次電池セル群の劣化度合いとは、出荷当初の電池容量と比較した、電池容量の劣化状態である。
劣化度合いが所定範囲を逸脱していない二次電池セル群は、出荷当初と比較して劣化していても、二次電池システムと接続状態のまま解列されずに使用され、劣化度合いが所定範囲を逸脱した二次電池セル群は二次電池システムと非接続状態にされ解列される。これにより、劣化していても所定範囲内の二次電池セル群を有効に使用しつつ、劣化が進んだ二次電池セル群によって二次電池システムが停止されることを防ぎ、二次電池システムの運転を継続させることができる。
【０００９】
上記二次電池システムの制御装置において、前記劣化度合いが所定範囲を逸脱した前記二次電池セル群がある場合に、所定範囲を逸脱した前記二次電池セル群と該二次電池セル群を含む前記組電池とを非接続状態にして解列させる、または、所定範囲を逸脱した前記二次電池セル群を含む前記組電池と前記二次電池システムとを非接続状態にして解列させることとしてもよい。
【００１０】
これにより、劣化度合いが所定範囲を逸脱した二次電池セル群を簡便に解列させることができる。
【００１１】
上記二次電池システムの制御装置において、電池電圧情報、電池放電電流情報、または電池インピーダンス情報の少なくとも一つにより得られる前記二次電池セル群の定格容量に対する電池容量を推定し、推定された前記電池容量に基づいて前記劣化度合いを判断することとしてもよい。
これにより、簡便に劣化度合いを判断できる。
【００１２】
上記二次電池システムの制御装置において、各前記二次電池セル群の充電電力の積算値が第１閾値より大きくなった場合に、前記劣化度合いが所定範囲を逸脱した前記二次電池セル群を解列させ、放電要求を受信するまで解列状態とすることとしてもよい。
【００１３】
充電電力の積算値が第１閾値となるまでは、劣化度合いが所定範囲内である劣化した二次電池セル群を使用するので、度合いに因らず劣化した二次電池セル群を直ちに解列する場合と比較して、劣化した二次電池の使用率を向上させることができる。また、所定範囲を逸脱した二次電池セル群を解列後は、解列した二次電池セル群以外の他の二次電池セル群によって充電するので、二次電池システムが停止されず運転を継続できる。
【００１４】
上記二次電池システムの制御装置の前記二次電池システムが、自然エネルギー発電装置と接続され、前記自然エネルギー発電装置から出力される電力を充電する場合に、各前記二次電池セル群の充電電力の積算値が第２閾値より大きくなった場合に、前記自然エネルギー発電装置の出力を低減させることとしてもよい。
【００１５】
充電電力の積算値が第２閾値となるまでは劣化度合いが所定範囲内である劣化した二次電池を使用し、積算値が第２閾値より大きくなった場合に風力に限らず太陽光発電など自然エネルギー発電において、インバータ制御により発電出力の低減対応が可能となる。これにより、二次電池システムの充電電力量を低減させ、各二次電池セル群の充電電力量の分配比を小さくできる。
【００１６】
上記二次電池システムの制御装置において、各前記二次電池セル群の放電電力の積算値から算出される、前記二次電池システムの電池残容量が、第３閾値より小さくなった場合に、前記劣化度合いが所定範囲を逸脱した前記二次電池セル群を解列させ、充電要求を受信するまで解列状態にすることとしてもよい。
【００１７】
放電電力の積算値から算出される二次電池システムの電池残容量が第３閾値より小さくなるまでは、劣化度合いが所定範囲内である劣化した二次電池セル群を使用して放電させるので、劣化した二次電池セル群を直ちに解列する場合と比較して、二次電池の使用率を向上させることができる。
【００１８】
本発明は、上記いずれかに記載の二次電池システムの制御装置と、複数の二次電池セル群を備えて構成される組電池が複数並列に接続される二次電池システムと、自然エネルギー発電装置とを具備する自然エネルギー発電システムを提供する。
【００１９】
本発明は、電力系統に接続され、複数の二次電池セルを直列に接続した複数の二次電池セル群を備えて構成される組電池が複数並列に接続される二次電池システムの制御方法であって、少なくとも一の前記二次電池セル群の劣化度合いが所定範囲を逸脱した場合に、所定範囲を逸脱した前記二次電池セル群が、前記二次電池システムと非接続状態にされ、解列される二次電池システムの制御方法を提供する。
【００２０】
本発明は、電力系統に接続され、複数の二次電池セルを直列に接続した複数の二次電池セル群を備えて構成される組電池が複数並列に接続される二次電池システムの制御プログラムであって、少なくとも一の前記二次電池セル群の劣化度合いが所定範囲を逸脱した場合に、所定範囲を逸脱した前記二次電池セル群と、前記二次電池システムとを非接続状態にさせ、解列させる処理をコンピュータに実行させるための二次電池システムの制御プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、設備の利用率を向上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】
【００２２】
【図１】本発明の第１、第２の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】セル解放電圧とＳＯＣとの関係の一例を示した図である。
【図３】電圧基準ＳＯＣと電流積算ＳＯＣとが異なる値となる場合の一例を示した図である。
【図４】二次電池の容量劣化特性の一例を示した図である。
【図５】風車出力の時間変化を示した図である。
【図６】本発明の二次電池システムの充電電力が大きくなる場合の動作フローである。
【図７】本発明の二次電池システムの放電電力が大きくなる場合の動作フローである。
【図８】二次電池の劣化度合いを時系列に示した図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る二次電池システムにおいて風力発電装置の出力制限をする場合の動作フローである。
【図１０】風力発電装置に対して出力制限指示をする前後の風力発電装置の出力変動の様子を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る二次電池システムの制御装置および方法ならびにプログラム、それを備えた自然エネルギー発電システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の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に示されるように、二次電池システム１は、電力系統６と接続されており、並列に接続されるｎ個の組電池Ａ１、Ａ２・・・Ａｎ、各組電池に対応付けられたパワーコンディショナ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ：以下「ＰＣＳ」という）４１、４２、・・・４ｎ、各組電池内の複数の二次電池セルを直列に接続した二次電池セル群３１１，３１２，３１３、３２１，３２２，３２３、・・・３ｎ１，３ｎ２，３ｎ３の電池の使用状態等を監視、制御するｎ個の監視制御ユニット（制御装置）５１，５２・・・５ｎ、各ＰＣＳ４１、４２、・・・４ｎを制御するＰＣＳマスターコントローラ７、およびコンタクタコントローラ９を備えている。
【００２５】
また、二次電池システム１は、風力発電装置（図示略）、および風力発電装置の出力などを制御する風車コントローラ８と接続され、風力発電システムを構成している。
監視制御ユニット５は、対応する組電池内の二次電池セル群３１１，３１２，３１３、３２１，３２２，３２３、・・・３ｎ１，３ｎ２，３ｎ３から、電池の状態信号を取得可能にされている。監視制御ユニット５１，５２・・・５ｎは、二次電池セル群３に対応付けられた切替部Ｓの接続状態（オン状態）と非接続状態（オフ状態）とを切り替える指令をコンタクタコントローラ９に出力する。
【００２６】
なお、特に明記しない場合には組電池は組電池Ａとし、二次電池セル群は二次電池セル群３とし、パワーコンディショナはＰＣＳ４とし、監視制御ユニットは監視制御ユニット５として記述する。また、本実施形態においては、組電池Ａがそれぞれ３個の二次電池セル群３で構成されているが、二次電池セル群の個数はこれに限定されない。
【００２７】
ＰＣＳ４は、電力系統６と接続されており、電力系統６から取得した交流電力を直流電力に変換し、組電池Ａ側に出力する。また、ＰＣＳ４は、組電池Ａ側から放電された直流電力を交流電力に変換し、電力系統６に送電する。
組電池Ａは、複数の二次電池セルを直列に接続した複数の二次電池セル群３と、各二次電池セル群３に対応付けられた複数の切替部Ｓとを備えており、直列に接続された二次電池セル群３と切替部ＳとがＰＣＳ４と直列に接続されている。また、本実施形態で使用する二次電池セル群３は、リチウム二次電池、鉛電池、ニッケル水素充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。
【００２８】
監視制御ユニット５は、組電池Ａに対応付けて設けられており、対応する組電池Ａ内の二次電池セル群３の電池電圧を図示しないセンサ等によって計測し、計測された電池電圧情報に基づいて決定される切替部Ｓのオンオフ状態の指令をコンタクタコントローラ９に出力する。
また、監視制御ユニット５は、電池電圧情報、電池充放電電流情報、または電池インピーダンス情報の少なくとも一つにより得られる電池（二次電池セル群３）の定格容量に対する電池容量（以下「ＳＯＣ」という：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ〔単位は、ｋＷｈ、Ａｈなど〕）を推定し、推定されたＳＯＣに基づいて二次電池セル群３の劣化度合いが所定範囲を逸脱しているか否かを判断する。
【００２９】
以下にＳＯＣの推定方法の一例を示す。例えば、二次電池のセル電圧、電流、および周囲温度からセル解放電圧（ＯＣＶ：ｏｐｅｎ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｖｏｌｔａｇｅ）を想定し、セル解放電圧と想定ＳＯＣＮＭとの予め実験等により定められた関係（図２参照）に基づいて、ＳＯＣ（電圧情報に基づいて推定したものを「ＳＯＣＮＭ」と示す）が推定される。
なお、ＳＯＣを推定する方法は、電池電圧情報を使用して推定する方法に限定されず、例えば、電池充放電電流を計測し、その電流値に基づいて推定してもよい。
以下（１）式に示されるように、二次電池セルにより発生する電流の積分値に基づいて、ＳＯＣ（電流情報に基づいて推定したものを「ＳＯＣＭＭ」と示す）を推定する。
【数１】
2014064362.tif 000003
【００３０】
また、上述したＳＯＣＮＭとＳＯＣＭＭとは、異なる値を示すことがあるため、それらの差が最小となる値を目的とするＳＯＣとしてもよい（図３参照）。その場合には、最小二乗法を使用する等の方法がある。
或いは、図４に示されるように、インピーダンス（二次電池の内部抵抗）〔ｍΩ〕と電池容量〔％〕との関係を対応付けた対応情報に基づいて、計測されたインピーダンスからＳＯＣを推定することとしてもよい。
【００３１】
監視制御ユニット５は、少なくとも一の二次電池セル群３の劣化度合いが所定範囲を逸脱した場合に、所定範囲を逸脱した二次電池セル群３を、二次電池システム１と非接続状態にさせ、解列させる。ここで、二次電池セル群の劣化度合いとは、出荷当初の電池容量と比較した、電池容量の劣化状態である。具体的には、監視制御ユニット５は、劣化度合いが所定範囲を逸脱した二次電池セル群３がある場合に、所定範囲を逸脱した二次電池セル群３を含む組電池Ａと二次電池システム１とを非接続状態にして、所定範囲を逸脱した二次電池セル群３を解列させる。
【００３２】
より具体的には、監視制御ユニット５には、所定範囲を示す閾値の情報を備えている。
監視制御ユニット５は、各二次電池セル群３の充電電力の積算値が第１閾値α１より大きくなった場合に、第１閾値α１より大きくなった二次電池セル群３を解列させ、放電要求を受信するまで解列状態とする。ここで、第１閾値α１は、ＳＯＣの値で示される。例えば、電池の使用可能範囲が１０％〜９０％と設定されている場合には、第１閾値α１は、ＳＯＣ８５％などの使用上限（例えば、９０％）より僅かに小さい値とすることが好ましい。
【００３３】
また、監視制御ユニット５は、各二次電池セル群３の放電電力の積算値から算出される、二次電池システムの電池残容量が第３閾値β１より小さくなった場合に、二次電池セル群３を解列させ、充電要求を受信するまで解列状態にする。例えば、電池の使用可能範囲が１０％〜９０％と設定されている場合には、第３閾値β１はＳＯＣ１５％などの使用下限（例えば、１０％）より僅かに大きい値とすることが好ましい。
【００３４】
切替部Ｓは、二次電池セル群３１１，３１２，３１３、３２１，３２２，３２３、・・・３ｎ１，３ｎ２，３ｎ３にそれぞれ対応付けて設けられ、二次電池セル群３と、二次電池システム（或いは、組電池Ａ）との接続および切り離しを切り替える。具体的には、切替部Ｓは、コンタクタコントローラ９から取得する開閉指令に基づいて、オン（接続）とオフ（非接続）が切り替えられる。
【００３５】
コンタクタコントローラ９は、監視制御ユニット５から取得した、劣化度合いが所定範囲を逸脱した二次電池セル群３に対応付けられる切替部Ｓの開閉指令に基づいて、切替部Ｓのオンオフ状態を制御するとともに、制御された切替部Ｓのオンオフ状態の情報をコンタクタステータスとしてＰＣＳマスターコントローラ７に出力する。
【００３６】
マスターコントローラ７は、取得したコンタクタステータスの情報に基づいて、劣化度合いが所定範囲を逸脱した二次電池セル群３を有する組電池Ａに対応付けられるＰＣＳ４に対し、出力分配比を変更（低減または増大）させるモード変更指令を出力する。
また、マスターコントローラ７は、出力分配比を低減（または増大）させるモード変更指令を出力したＰＣＳ４以外の他のＰＣＳ４、または風車コントローラ８に対し、出力分配比を増大（または低減）させる指令を出力する。
【００３７】
例えば、風車コントローラ８は、取得した出力分配比増指令に基づいて、風力発電装置に対し、劣化した二次電池セル群３を含む組電池Ａ分の出力のうち、風力発電装置で補完させる分の出力を増加させる。
また、風車コントローラ８は、ＰＣＳマスターコントローラ７を介して監視制御ユニット５から取得した風力発電装置の出力の低減指令に基づいて、風力発電装置の出力を制御する。
【００３８】
以下に、本実施形態に係る二次電池システム１の制御方法について、図１から図７を用いて説明する。図５は、横軸に時間、縦軸に風力発電装置の出力（以下、「風車出力」という）が示されており、図６および図７は、それぞれの制御方法が示されている。
組電池Ａは電力系統６からの電力が充電される場合には、組電池Ａ１、Ａ２・・・Ａｎに設けられる複数の二次電池セルを直列に接続した二次電池セル群３１１，３１２，３１３、３２１，３２２，３２３、・・・３ｎ１，３ｎ２，３ｎ３に対応付けられるそれぞれの切替部Ｓは、オン状態（閉状態）とされている（図６のステップＳＡ１）。時刻ｔ０から時刻ｔ１においては、風車出力の制限は行われていない。時刻ｔ１において、風車コントローラ８により、風車出力を制限する制御（例えば、出力Ｐ＝Ｐ１）がなされる。風車出力が目標値Ｐ１以上になる場合には、二次電池システム１によって充電され、風車出力が目標値Ｐ１以下になる場合には、二次電池システム１から放電されることを示している。
【００３９】
電池電圧情報、電池放電電流情報、または電池インピーダンス情報の少なくとも１つとの関係により推定されるＳＯＣに基づいて、二次電池セル群３の劣化度合いが所定範囲を逸脱しているか否かが判定される。各二次電池セル群３の充電電力の積算値が算出され、充電電力の積算値が、第１閾値α１（例えば、ＳＯＣ＝８５％）より大きいか否かが判定される（図６のステップＳＡ２）。図５の時刻ｔ１以降、風車出力が変動しているが、目標値Ｐ１を超えている領域（ａ）に示される斜線は、各二次電池セル群３による充電の積算値を示している。図５に示されるように、風車出力が目標値Ｐ１と一致せず、各二次電池セル群３による充電電力の積算値が第１閾値α１以下である場合には、図６のステップＳＡ２の判定が繰り返され、充電電力の積算値が第１閾値α１より大きいと判定された場合には、監視制御ユニット５に対応する組電池Ａ（例えば、組電池Ａｎ）の切替部Ｓを全てオフ状態（開状態）とされる（図６のステップＳＡ３）。
【００４０】
ＰＣＳマスターコントローラ７から組電池Ａｎに対する放電要求を受信したか否かが判定され（図６のステップＳＡ４）、放電要求を受信した場合には放電するべく組電池Ａｎの切替部Ｓがオン状態とされ（図６のステップＳＡ１に戻る）、放電要求を受信していない場合には、図３のステップＳＡ４を繰り返し、切替部Ｓがオフ状態のままとされる。
【００４１】
次に、風速が低く、風力発電装置の出力が低いような場合には、組電池Ａ１、Ａ２・・・Ａｎに設けられる二次電池セル群３１１，３１２，３１３、３２１，３２２，３２３、・・・３ｎ１，３ｎ２，３ｎ３に対応付けられるそれぞれの切替部Ｓはオン状態（閉状態）とされ、組電池Ａは電力系統６へ電力が放電される（図７のステップＳＢ１）。時刻ｔ１以降で示されるように、風車出力が目標値Ｐ１を下回った場合には、各二次電池セル群３の放電電力の積算値から算出される、二次電池システムの電池残容量が第３閾値β１より小さいか否かが判定される（図７のステップＳＢ２）。電池残容量が第３閾値β１以上である場合には、図７のステップＳＢ２の判定が繰り返される（図５（ｂ）の領域）。
【００４２】
図５（ｃ）領域で示されるように、電池残容量が第３閾値β１より小さいと判定された場合には、時刻ｔ２において、対応する組電池Ａ（例えば、組電池Ａｎ）の切替部Ｓをオフ状態にする（図７のステップＳＢ３）。ＰＣＳマスターコントローラ７から組電池Ａｎに対する、充電要求を受信したか否かが判定される（図７のステップＳＢ４）。図２の時刻ｔ３において、充電要求を受信した場合には、充電するべく組電池Ａｎの切替部Ｓをオン状態とし（図７のステップＳＢ１に戻る）、充電要求を受信していない場合には、図７のステップＳＢ４を繰り返し、切替部Ｓをオフ状態のままとする。
【００４３】
上述した実施形態に係る二次電池システム１においては、上記処理の全て或いは一部を別途ソフトウェアを用いて処理する構成としてもよい。この場合、監視制御ユニット５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の主記憶装置、および上記処理の全て或いは一部を実現させるためのプログラム（例えば、制御プログラム）が記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、ＣＰＵが上記記憶媒体に記録されているプログラムを読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、上述の監視制御ユニット５と同様の処理を実現させる。
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００４４】
以上説明してきたように、本実施形態に係る二次電池システムの制御装置（監視制御ユニット５）および方法ならびにプログラム、それを備えた風力発電システムによれば、少なくとも一の二次電池セル群３の劣化度合いが所定範囲を逸脱した場合に、所定範囲を逸脱した二次電池セル群３を含んでいる組電池Ａが、二次電池システム１と非接続状態にされて解列される。
劣化度合いが所定範囲を逸脱していない二次電池セル群３は、出荷当初と比較して劣化していても、二次電池システム１と接続状態のまま解列されずに使用され、劣化度合いが所定範囲を逸脱した二次電池セル群３は二次電池システム１と非接続状態にされ解列される。これにより、劣化していても所定範囲内の二次電池セルを有効に使用しつつ、劣化が進んだ二次電池セル群３によって二次電池システム１が停止されることを防ぎ、二次電池システム１の運転を継続させることができる。
【００４５】
また、風力発電装置に設けられるような場合の二次電池は、風力発電装置が稼働中であれば取り出して交換することが困難である等の理由によりメンテナンスフリーで使用されることが多い。本実施形態で示したように、劣化した二次電池であっても使用可能な範囲（劣化度合いが所定範囲内）で使用することにより、二次電池の使用率を上げることができる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、監視制御ユニット５が、所定範囲を逸脱した二次電池セル群３を含む組電池Ａと二次電池システム１とを非接続状態にすることで、劣化した二次電池セル群３を電力系統６から解列させていたが、所定範囲を逸脱した二次電池セル群３の解列方法はこれに限定されない。例えば、監視制御ユニット５は、所定範囲を逸脱した二次電池セル群３だけを、対応する組電池Ａから切り離した状態にし、電力系統６から解列させてもよい。そうすると、所定範囲を逸脱した二次電池セル群３が設けられる組電池Ａにおいて、所定範囲を逸脱した二次電池セル群３以外の二次電池セル群３は電力系統６と接続されたままの状態となるので、解列後の低減される充放電容量を、解列した二次電池セル群３の容量分に抑えることができる。これにより、低減分を補完する他の二次電池セル群３の負担を抑えることができる。
【００４７】
図８は、横軸に時間、縦軸に劣化度合いを示しており、時間の経過に応じて、二次電池セル群３を解列させて運転モードを切り替えるタイミングの一例を示している。従来の二次電池システムにおいては、二次電池セル群３の性能が低下した場合に、運転モード切替点Ｐによって二次電池セル群３を解列していたが、本実施形態における制御によれば、性能低下を検出して速やかに解列するのでなく、劣化していても使用可能範囲で使用するので、運転モード切替点Ｐ´が、運転モード切替点Ｐより紙面右側となり、二次電池セル群を解列するまでの期間を長くすることができる。
【００４８】
〔変形例〕
上述した本実施形態の二次電池システムでは、劣化度合いが所定範囲を逸脱した二次電池セル群３を含む組電池Ａを解列させるので、解列された組電池Ａｎ分の充放電容量（例えば、１／ｎ）が低下することとなるが、所定範囲を逸脱するまでの期間は二次電池セル群３を有効に使用することができる。
【００４９】
この場合には、劣化した二次電池セル群３以外の残りの二次電池セル群３で、劣化した二次電池セル群３の出力を補完するので、劣化した二次電池セル群３以外の残りの二次電池セル群３には、補完分の負担が掛かり、風車出力の変動が生じる。このような場合には、図５のように二次電池セル群３が充電状態であれば、ＰＣＳマスターコントローラ７から指令を出力して風力発電装置の出力を低減させ、解列された組電池Ａｎの充電容量（例えば、１／ｎ）を補完させている他の二次電池セル群３にかかる負担を低減させることにより、風車出力の変動を抑制することができる。
【００５０】
〔第２の実施形態〕
以下、本発明の第２の実施形態について、図１、図９および図１０を用いて説明する。第２の実施形態に係る二次電池システムは、監視制御ユニット５が、充電電力の積算値が閾値を超過した場合に、二次電池セル群の解列をせず風力発電装置の出力低減制御を行う点で、第１の実施形態と異なる。以下、本実施形態の二次電池システム１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。
【００５１】
監視制御ユニット５は、二次電池システム１が、風力発電装置と接続され、風力発電装置から出力される電力（以下「風車出力」という）を充電する場合に、各二次電池セル群３の充電電力の積算値が第２閾値α２より大きくなった場合に、風力発電装置の出力を低減させる。例えば、電池の使用可能範囲が１０％〜９０％と設定されている場合には、第２閾値α２はＳＯＣ７０％などの使用上限（例えば、９０％）より、所定量の余裕を持たせた値とすることが好ましい。
【００５２】
また、監視制御ユニット５は、充電電力の積算値が第２閾値α２より大きくなった場合に、劣化度合いが所定範囲を逸脱したと判定された組電池Ａの充電容量〔単位：ｋＷ〕（例えば、１／ｎ）よりも大きく、風力発電装置の出力値を低減させる。このように、本実施形態においては、充電電力の積算値が第２閾値α２より大きくなった場合においては、二次電池セル群３を解列せずに制御する。
【００５３】
以下に、本実施形態に係る二次電池システム１の制御方法について、図９を用いて説明する。
風力発電装置の出力低減制御が行われていない場合においては、出力は風速変動に従って大きく変動する。このとき、二次電池セル群３に要求される充放電の頻度、および大きさは、かなり大きくなっている。
組電池Ａが電力系統６からの電力が充電されている場合には、組電池Ａ１、Ａ２・・・Ａｎに設けられる二次電池セル群３１１，３１２，３１３、３２１，３２２，３２３、・・・３ｎ１，３ｎ２，３ｎ３に対応付けられるそれぞれの切替部Ｓはオン状態（閉状態）とされる（図９のステップＳＣ１）。各二次電池セル群３の充電電力の積算値が算出され、充電電力の積算値が、第２閾値α２（例えば、ＳＯＣ＝７０％）より大きいか否かが判定される（図９のステップＳＣ２）。
【００５４】
第２閾値α２以下である場合には、図９のステップＳＣ２を繰り返し、第２閾値α２より大きい場合には、ＰＣＳマスターコントローラ７から風車コントローラ８に出力を低減させる指令が出力され、風車コントローラ８は風力発電装置の出力を低減させる（図９のステップＳＣ３）。二次電池セル群３の放電電力の積算値が算出され、放電電力の積算値に基づいて算出される電池残容量が第３閾値β１より小さいか否かが判定される（図９のステップＳＣ４）。電池残容量が第３閾値β１以上である場合には、図９のステップＳＣ６に進み、第３閾値β１より小さい場合には、対応する切替部Ｓをオフ状態にする（図９のステップＳＣ５）。
【００５５】
ＰＣＳマスターコントローラ７を介して組電池Ａｎの充電要求が受信されたか否かを判定し（図９のステップＳＣ６）、充電要求が受信された場合には充電するべく組電池Ａｎの切替部Ｓをオン状態とし（図９のステップＳＣ７）、図９のステップＳＣ１に戻る。充電要求が受信されない場合には、図９のステップＳＣ６を繰り返し、切替部Ｓをオフ状態のままとする。
【００５６】
図１０には、本実施形態の制御がなされた場合の風車出力と風速との時間傾向が一例として示されている。図１０において、実線は風車出力、一点鎖線は風速、点線は風車出力の出力制限値を示している。
区間１では、風車出力が制限されておらず、風車出力は風速変動に従って大きく変動している。このとき、二次電池（組電池）に要求される充放電の頻度および大きさは、かなり大きい（振動の振幅が大きい）。区間２では風車出力が制限され、風車出力は風速変動の影響をほとんど受けていないことがわかる。このとき二次電池（組電池）に要求される充放電の頻度および大きさは、区間１の場合と比較して小さくなっている。
【００５７】
このように、充電電力の積算値が第２閾値α２より大きくなった場合に、風力発電装置の出力を、劣化度合いが所定範囲を逸脱した組電池Ａｎの充電容量〔単位：ｋＷ〕（例えば、１／ｎ）よりも大きく低減させることにより、電力系統６への出力変動を確実に抑制することができる。また、放電電力の積算値から算出される二次電池システム１の電池残容量が第３閾値β１より小さくなるまでは、劣化度合いが所定範囲内である劣化した二次電池セル群３を使用して放電させるので、劣化した二次電池セル群３を直ちに解列する場合と比較して、二次電池の使用率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  二次電池システム
３１１〜３ｎ３  二次電池セル群
４１、４２、・・・４ｎ  パワーコンディショナ（ＰＣＳ）
５  監視制御ユニット（制御装置）
６  電力系統
７  ＰＣＳマスターコントローラ
８  風車コントローラ
９  コンタクタコントローラ
Ａ１〜Ａｎ  組電池
Ｓ  切替部
【図１】
2014064362.tif 000004
【図２】
2014064362.tif 000005
【図３】
2014064362.tif 000006
【図４】
2014064362.tif 000007
【図５】
2014064362.tif 000008
【図６】
2014064362.tif 000009
【図７】
2014064362.tif 000010
【図８】
2014064362.tif 000011
【図９】
2014064362.tif 000012
【図１０】
2014064362.tif 000013