(57)【要約】【課題】二次電池の許容容量範囲内で連続的に電力変動を補償するとともに、従来よりも電力変動の補償性能が向上した電力制御装置を提供する。【解決手段】電力制御装置２４の制御部１０は、第１および第２の二次電池１，２の一方を第１のモードに設定し、他方を第２のモードに設定する。制御部１０は、負荷２３の電力変動を補償するために電力変動ΔＰに応じた補償電力を算定し、補償電力が放電方向である場合に、第１のモードの二次電池に補償電力を放電させ、補償電力が充電方向である場合に、第２のモードの二次電池に補償電力を充電させる。制御部１０は、第１のモードの二次電池の端子電圧が予め定める下限電圧に達したとき、または、第２のモードの二次電池の端子電圧が予め定める上限電圧に達したとき、第１および第２のモードを入替える。【選択図】図１
2011147211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に接続された電力変動源の電力変動を補償するために前記電力系統に接続された第１および第２の二次電池と、
前記第１および第２の二次電池の端子電圧をそれぞれ検出する第１および第２の電圧検出部と、
前記第１および第２の二次電池の一方を第１のモードに設定し、他方を第２のモードに設定する制御部とを備え、
前記制御部は、前記電力変動を補償するために前記電力変動に応じた補償電力を算定し、前記補償電力が放電方向の電力である場合に、前記第１のモードの二次電池に前記補償電力を放電させ、前記補償電力が充電方向の電力である場合に、前記第２のモードの二次電池に前記補償電力を充電させ、
前記制御部は、前記第１のモードの二次電池の端子電圧が予め定める下限電圧に達したとき、または、前記第２のモードの二次電池の端子電圧が予め定める上限電圧に達したとき、前記第１および第２のモードを入替える、電力制御装置。
【請求項２】
電力系統に接続された電力変動源の電力変動を補償するために前記電力系統に接続された第１および第２の二次電池と、
前記第１および第２の二次電池の端子電圧をそれぞれ検出する第１および第２の電圧検出部と、
前記第１および第２の二次電池の一方を第１のモードに設定し、他方を第２のモードに設定する制御部とを備え、
前記制御部は、前記電力変動を補償するために前記電力変動に応じた補償電力を算定するとともに、前記第１および第２の端子電圧の平均値を予め定める基準値に一致させるために前記平均値と前記基準値との偏差に応じた調整電力を算定し、
前記制御部は、前記補償電力および前記調整電力がともに放電方向の電力である場合に、前記第１のモードの二次電池に前記補償電力と前記調整電力とを加算した電力を放電させ、前記第２のモードの二次電池に前記調整電力を放電させ、
前記制御部は、前記補償電力および前記調整電力がともに充電方向の電力である場合に、前記第２のモードの二次電池に前記補償電力と前記調整電力とを加算した電力を充電させ、前記第１のモードの二次電池に前記調整電力を充電させ、
前記制御部は、前記補償電力が放電方向の電力でありかつ前記調整電力が充電方向の電力である場合に、前記補償電力から前記調整電力を減じた差電力が放電方向の電力か充電方向の電力かに応じて前記第１のモードの二次電池に前記差電力を放電または充電させ、前記第２のモードの二次電池に前記調整電力を充電させ、
前記制御部は、前記補償電力が充電方向の電力でありかつ前記調整電力が放電方向の電力である場合に、前記差電力が充電方向の電力か放電方向の電力かに応じて前記第２のモードの二次電池に前記差電力を充電または放電させ、前記第１のモードの二次電池に前記調整電力を放電させ、
前記制御部は、前記第１のモードの二次電池の端子電圧が予め定める下限電圧に達したとき、または、前記第２のモードの二次電池の端子電圧が予め定める上限電圧に達したとき、前記第１および第２のモードを入替える、電力制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１および第２の二次電池のいずれか一方の端子電圧が前記下限電圧または前記上限電圧に達したとき、前記第１および第２のモードを入替える前に前記第１および第２の二次電池を入替モードに設定し、
前記制御部は、前記入替モードにおいて第１および第２の部分補償電力を算定し、前記第１および第２の部分補償電力の和は前記補償電力に等しく、前記制御部は、前記第１の部分補償電力の割合を次第に減少させるとともに前記第２の部分補償電力の割合を次第に増加させ、
前記制御部は、前記入替モードにおいて、前記補償電力が放電方向の電力の場合に前記入替モードの前に前記第１のモードであった二次電池に前記第１の部分補償電力を放電させ、前記入替モードの後に前記第１のモードになる二次電池に前記第２の部分補償電力を放電させ、
前記制御部は、前記入替モードにおいて、前記補償電力が充電方向の電力の場合に前記入替モードの前に前記第２のモードであった二次電池に前記第１の部分補償電力を充電させ、前記入替モードの後に前記第２のモードになる二次電池に前記第２の部分補償電力を充電させる、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１および第２の二次電池のいずれか一方の端子電圧が前記下限電圧または前記上限電圧に達したとき、前記第１および第２のモードを入替える前に前記第１および第２の二次電池を入替モードに設定し、
前記制御部は、前記入替モードにおいて第１および第２の部分補償電力を算定し、前記第１および第２の部分補償電力の和は前記補償電力に等しく、前記制御部は、前記第１の部分補償電力の割合を次第に減少させるとともに前記第２の部分補償電力の割合を次第に増加させ、
前記制御部は、前記入替モードにおいて、前記補償電力および前記調整電力がともに放電方向の電力である場合に、前記入替モードの前に前記第１のモードであった二次電池に前記第１の部分補償電力と前記調整電力とを加算した電力を放電させ、前記入替モードの後に前記第１のモードになる二次電池に前記第２の部分補償電力と前記調整電力とを加算した電力を放電させ、
前記制御部は、前記入替モードにおいて、前記補償電力および前記調整電力がともに充電方向の電力である場合に、前記入替モードの前に前記第２のモードであった二次電池に前記第１の部分補償電力と前記調整電力とを加算した電力を充電させ、前記入替モードの後に前記第２のモードになる二次電池に前記第２の部分補償電力と前記調整電力とを加算した電力を充電させ、
前記制御部は、前記入替モードにおいて、前記補償電力が放電方向の電力でありかつ前記調整電力が充電方向の電力である場合に、前記第１の部分補償電力から前記調整電力を減じた第１の差電力が放電方向の電力か充電方向の電力かに応じて、前記入替モードの前に前記第１のモードであった二次電池に前記第１の差電力を放電または充電させ、前記第２の部分補償電力から前記前記調整電力を減じた第２の差電力が放電方向の電力か充電方向の電力かに応じて、前記入替モードの後に前記第１のモードになる二次電池に前記第２の差電力を放電または充電させ、
前記制御部は、前記入替モードにおいて、前記補償電力が充電方向の電力でありかつ前記調整電力が放電方向の電力である場合に、前記第１の差電力が充電方向の電力か放電方向の電力かに応じて、前記入替モードの前に前記第２のモードであった二次電池に前記第１の差電力を充電または放電させ、前記第２の差電力が充電方向の電力か放電方向の電力かに応じて、前記入替モードの後に前記第２のモードになる二次電池に前記第２の差電力を充電または放電させる、請求項２に記載の電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、二次電池によって電力変動を抑制する電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統に接続された負荷の消費する電力や電源の生成する電力が変動すると、系統電圧が変化するので望ましくない。そこで、二次電池を用いてこれらの電力変動を吸収することによって系統電圧を安定化させる電力制御装置が開発されている。
【０００３】
このような用途に二次電池を用いる場合の問題点として、二次電池の充電エネルギーと端子電圧とが比例関係にないので、動作中に充電エネルギーを正確に計測することが困難である点が挙げられる。このため、動作中には充放電電流に基づいて充電エネルギーを推定し、出力停止中に充電エネルギーを計測して誤差をリセットする制御方式が各種考案されている。しかし、このような制御方式は、上記の電力制御装置のように連続動作が要求される用途に好適とは言い難い。
【０００４】
特開２００９−２２２１７５号公報（特許文献１）に開示される電力制御装置は、二次電池の許容容量範囲内で連続動作で電力変動を吸収し得るようにするために、双方向交直変換装置と二次電池とからなる電力変動吸収装置を２系統含む。第１の電力変動吸収装置は、二次電池の下限電圧を維持するように制御するとともに充電方向の電力変動のみを補償する。第２の電力変動吸収装置は、二次電池の上限電圧を維持するように制御するともに放電方向の電力変動のみを補償する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２２１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特開２００９−２２２１７５号公報（特許文献１）に開示された技術には、以下の問題がある。すなわち、第１の電力変動吸収装置は、充電方向の電力変動を補償した結果、二次電池の端子電圧が増加すると、下限電圧を維持するために二次電池を放電させなければならない。この放電は充電方向の電力変動の補償をキャンセルするように作用する。一方、第２の電力変動吸収装置は、放電方向の電力変動を補償した結果、二次電池の端子電圧が減少すると、上限電圧を維持するために二次電池を充電なければならない。この充電は放電方向の電力変動の補償をキャンセルするように作用する。
【０００７】
このように、二次電池の上限電圧または下限電圧を維持するための制御は、電力変動の補償をキャンセルするように作用するので、電力変動の補償性能が悪化すると考えられる。
【０００８】
この発明の目的は、二次電池の許容容量範囲内で連続的に電力変動を補償するとともに、従来よりも電力変動の補償性能が向上した電力制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は一局面において電力制御装置であって、第１および第２の二次電池と、第１および第２の電圧検出部と、制御部とを備える。第１および第２の二次電池は、電力系統に接続された電力変動源の電力変動を補償するために電力系統に接続される。第１および第２の電圧検出部は、第１および第２の二次電池の端子電圧をそれぞれ検出する。制御部は、第１および第２の二次電池の一方を第１のモードに設定し、他方を第２のモードに設定する。制御部は、電力変動を補償するために電力変動に応じた補償電力を算定し、補償電力が放電方向の電力である場合に、第１のモードの二次電池に補償電力を放電させ、補償電力が充電方向の電力である場合に、第２のモードの二次電池に補償電力を充電させる。制御部は、第１のモードの二次電池の端子電圧が予め定める下限電圧に達したとき、または、第２のモードの二次電池の端子電圧が予め定める上限電圧に達したとき、第１および第２のモードを入替える。
【００１０】
この発明は他の局面において電力制御装置であって、第１および第２の二次電池と、第１および第２の電圧検出部と、制御部とを備える。第１および第２の二次電池は、電力系統に接続された電力変動源の電力変動を補償するために電力系統に接続される。第１および第２の電圧検出部は、第１および第２の二次電池の端子電圧をそれぞれ検出する。制御部は、第１および第２の二次電池の一方を第１のモードに設定し、他方を第２のモードに設定する。制御部は、電力変動を補償するために電力変動に応じた補償電力を算定するとともに、第１および第２の端子電圧の平均値を予め定める基準値に一致させるために平均値と基準値との偏差に応じた調整電力を算定する。制御部は、補償電力および調整電力がともに放電方向の電力である場合に、第１のモードの二次電池に補償電力と調整電力とを加算した電力を放電させ、第２のモードの二次電池に調整電力を放電させる。制御部は、補償電力および調整電力がともに充電方向の電力である場合に、第２のモードの二次電池に補償電力と調整電力とを加算した電力を充電させ、第１のモードの二次電池に調整電力を充電させる。制御部は、補償電力が放電方向の電力であり、調整電力が充電方向の電力である場合に、補償電力から調整電力を減じた差電力が放電方向の電力か充電方向の電力かに応じて第１のモードの二次電池に差電力を放電または充電させ、第２のモードの二次電池に調整電力を充電させる。制御部は、補償電力が充電方向の電力であり、調整電力が放電方向の電力である場合に、差電力が充電方向の電力か放電方向の電力かに応じて第２のモードの二次電池に差電力を充電または放電させ、第１のモードの二次電池に調整電力を放電させる。制御部は、第１のモードの二次電池の端子電圧が予め定める下限電圧に達したとき、または、第２のモードの二次電池の端子電圧が予め定める上限電圧に達したとき、第１および第２のモードを入替える。
【００１１】
上記の第１の局面の電力制御装置において、好ましくは、制御部は、第１および第２の二次電池のいずれか一方の端子電圧が下限電圧または上限電圧に達したとき、第１および第２のモードを入替える前に第１および第２の二次電池を入替モードに設定する。制御部は、入替モードにおいて第１および第２の部分補償電力を算定する。ここで、第１および第２の部分補償電力の和は上記の補償電力に等しい。制御部は、第１の部分補償電力の割合を次第に減少させるとともに第２の部分補償電力の割合を次第に増加させる。制御部は、入替モードにおいて、補償電力が放電方向の電力の場合に入替モードの前に第１のモードであった二次電池に第１の部分補償電力を放電させ、入替モードの後に第１のモードになる二次電池に第２の部分補償電力を放電させる。制御部は、入替モードにおいて、補償電力が充電方向の電力の場合に入替モードの前に第２のモードであった二次電池に第１の部分補償電力を充電させ、入替モードの後に第２のモードになる二次電池に第２の部分補償電力を充電させる。
【００１２】
上記第２の局面の電力制御装置において、好ましくは、制御部は、第１および第２の二次電池のいずれか一方の端子電圧が下限電圧または上限電圧に達したとき、第１および第２のモードを入替える前に第１および第２の二次電池を入替モードに設定する。制御部は、入替モードにおいて第１および第２の部分補償電力を算定する。ここで、第１および第２の部分補償電力の和は上記の補償電力に等しい。制御部は、第１の部分補償電力の割合を次第に減少させるとともに第２の部分補償電力の割合を次第に増加させる。制御部は、入替モードにおいて、補償電力および調整電力がともに放電方向の電力である場合に、入替モードの前に第１のモードであった二次電池に第１の部分補償電力と調整電力とを加算した電力を放電させ、入替モードの後に第１のモードになる二次電池に第２の部分補償電力と調整電力とを加算した電力を放電させる。制御部は、入替モードにおいて、補償電力および調整電力がともに充電方向の電力である場合に、入替モードの前に第２のモードであった二次電池に第１の部分補償電力と調整電力とを加算した電力を充電させ、入替モードの後に第２のモードになる二次電池に第２の部分補償電力と調整電力とを加算した電力を充電させる。制御部は、入替モードにおいて、補償電力が放電方向の電力でありかつ調整電力が充電方向の電力である場合に、第１の部分補償電力から調整電力を減じた第１の差電力が放電方向の電力か充電方向の電力かに応じて、入替モードの前に第１のモードであった二次電池に第１の差電力を放電または充電させ、第２の部分補償電力から調整電力を減じた第２の差電力が放電方向の電力か充電方向の電力かに応じて、入替モードの後に第１のモードになる二次電池に第２の差電力を放電または充電させる。制御部は、入替モードにおいて、補償電力が充電方向の電力でありかつ調整電力が放電方向の電力である場合に、第１の差電力が充電方向の電力か放電方向の電力かに応じて、入替モードの前に第２のモードであった二次電池に第１の差電力を充電または放電させ、第２の差電力が充電方向の電力か放電方向の電力かに応じて、入替モードの後に第２のモードになる二次電池に第２の差電力を充電または放電させる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、第１および第２の二次電池のモードを入替えながら電力変動を補償することによって、二次電池の許容容量範囲内で連続的に電力変動を吸収するとともに、従来よりも電力変動の補償性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の一形態による電力制御装置２４の構成図である。
【図２】二次電池の充電エネルギーと端子電圧との関係を示す図である。
【図３】図１の制御部１０による二次電池１，２の制御の概要を説明するための図である。
【図４】図１の制御部１０の動作を示す機能ブロック図である。
【図５】図１の制御部１０の制御手順を示すフローチャートである。
【図６】図５のステップＳ５の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】電力制御装置２４のシミュレーションモデルを説明するための図である。
【図８】図７のシミュレーションモデルに対応するブロック図である。
【図９】電力制御装置２４のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】図９の時刻ｔ１〜ｔ５における二次電池１，２のモードを説明するための図である。
【図１１】図９の一部の拡大図である。
【図１２】比較例の電力制御装置１００のシミュレーションモデルを説明するための図である。
【図１３】図１２のシミュレーションモデルに対応するブロック図である。
【図１４】比較例の電力制御装置１００のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。
【００１６】
［電力制御装置２４の構成］
図１は、この発明の実施の一形態による電力制御装置２４の構成図である。
【００１７】
図１に示す電力系統２０では、母線２２に電力変動源としての負荷２３と電力制御装置２４とが接続される。母線２２は、電力系統の電源２１から交流電力Ｐｓの供給を受ける。電力制御装置２４は、負荷２３の消費する電力Ｐｏの変動を補償することによって、母線２２の電圧を安定化させる。
【００１８】
以下では、電力変動源として負荷２３が接続される場合が示されるが、電力変動源が分散電源であってもこの発明を同様に適用することができる。ただし、負荷２３の消費電力が増加する場合と、分散電源の生成電力が減少する場合とが等価であるので、以下の説明において電力変動ΔＰの符号を逆にする必要がある。
【００１９】
電力制御装置２４は、第１、第２の二次電池１，２と、第１、第２の電力変換器３，４と、直流電圧計５，６と、直流電流計１１，１２と、交流電圧計７と、交流電流計８と、制御部１０とを含む。
【００２０】
この明細書では、負荷２３については負荷２３に流入する方向の電力Ｐｏ（すなわち、負荷２３が消費する電力）を正とする。二次電池１，２については放電方向の電力Ｐ１，Ｐ２を正とする。したがって、二次電池１，２の充電方向の電力は−Ｐ１，−Ｐ２のように負の符号を付して表わす。
【００２１】
二次電池１は、電力変換器３を介して母線２２に接続される。電力変換器３は、双方向の直流−交流変換器である。電力変換器３は、二次電池１から母線２２に電力Ｐ１を放電する場合には、二次電池１の放電する直流電力を交流電力に変換するとともに、制御部１０の指令に応じて放電電力の大きさを制御する。逆に、電力変換器３は、母線２２から二次電池１に電力（−Ｐ１）を充電する場合には、母線２２から供給される交流電力を直流電力に変換するとともに、制御部１０の指令に応じて充電電力の大きさを制御する。
【００２２】
同様に、二次電池２は、電力変換器４を介して母線２２に接続される。電力変換器４は、双方向の直流−交流変換器である。電力変換器４は、二次電池２から母線２２に電力Ｐ２を放電する場合には、二次電池２の放電する直流電力を交流電力に変換するとともに、制御部１０の指令に応じて放電電力の大きさを制御する。逆に、電力変換器４は、母線２２から二次電池２に電力（−Ｐ２）を充電する場合には、母線２２から供給される交流電力を直流電力に変換するとともに、制御部１０の指令に応じて充電電力の大きさを制御する。
【００２３】
直流電圧計５，６は、二次電池１，２の端子電圧Ｖ１，Ｖ２をそれぞれ測定する。直流電流計１１は、直流変流器を介して二次電池１と電力変換器３との間に接続され、二次電池１の充電電流または放電電流を測定する。直流電流計１２は、直流変流器を介して二次電池２と電力変換器４との間に接続され、二次電池２の充電電流または放電電流を測定する。
【００２４】
交流電圧計７は、図示を省略した計器用変圧器を介して母線２２に接続される。交流電圧計７は母線２２の交流電圧を測定する。交流電流計８は、交流変流器を介して母線２２と負荷２３とを接続する配電線に接続される。交流電流計８は負荷２３に流れる交流電流を測定する。交流電圧計７および交流電流計８は、負荷２３によって消費される電力を検出する電力検出部９として機能する。
【００２５】
制御部１０は、コンピュータなどによって構成され、直流電圧計５，６、直流電流計１１，１２、交流電圧計７、および交流電流計８の測定結果に基づいて電力変換器３，４の動作を制御する。これによって、二次電池１，２の放電電力および充電電力が制御される。制御部１０の詳しい動作については、図４〜図６を参照して後述する。
【００２６】
［電力制御装置２４の動作の概要］
図２は、二次電池の充電エネルギーと端子電圧との関係を示す図である。
【００２７】
図２を参照して、一般に二次電池は充電エネルギーと端子電圧とが比例関係にない。図２に示すように充電エネルギーが１００％に近い場合、または充電エネルギーが０％に近い場合には、充電エネルギーが増加すると端子電圧が増加する関係にあるが、大部分の充電エネルギーの範囲では、充電エネルギーが変化しても端子電圧はほとんど変化しない。このため、二次電池の動作中に端子電圧に基づいて充電エネルギーを正確に計測することは困難である。そこで、この実施の形態の電力制御装置２４は２台の二次電池１，２を用いることによって二次電池を容量の範囲内で使用できるようにする。
【００２８】
なお、二次電池の使用にあたっては、二次電池を破損しないように充電エネルギーが１００％のときの電圧Ｖｆｕｌｌよりも低電圧の上限電圧Ｖｍａｘと、充電エネルギーが０％のときの電圧Ｖｅｍｐｔｙよりも高電圧の下限電圧Ｖｍｉｎとが設定される。二次電池は、上限電圧Ｖｍａｘと下限電圧Ｖｍｉｎとの間の許容範囲で使用される。
【００２９】
図３は、図１の制御部１０による二次電池１，２の制御の概要を説明するための図である。
【００３０】
制御部１０は、二次電池１，２のうちの一方を第１のモード、他方を第２のモードに設定する。図３（Ａ）は二次電池１を第１のモードに設定し、二次電池２を第２のモードに設定した場合を示す。以下、この状態をパラメータｆｌａｇを用いてｆｌａｇ＝０とする。一方、図３（Ｂ）は二次電池１を第２のモードに設定し、二次電池２を第１のモードに設定した場合を示す。以下、この状態をｆｌａｇ＝１とする。
【００３１】
図３（Ａ）に示すｆｌａｇ＝０の状態では、負荷２３の消費電力Ｐｏが増加した場合（電力変動ΔＰが正の場合）、制御部１０は、電力変動ΔＰを補償するための電力Ｐ１を第１のモードの二次電池１に放電させることによって電力変動ΔＰを補償する。一方、負荷２３の消費電力Ｐｏが減少した場合（電力変動ΔＰが負の場合）、制御部１０は、電力変動ΔＰを補償する補償電力（−Ｐ２）を第２のモードの二次電池２に充電させることにより電力変動ΔＰを補償する。
【００３２】
さらに、制御部１０は、第１のモードである二次電池１の端子電圧が放電中に下限電圧Ｖｍｉｎに達した場合、もしくは、第２のモードである二次電池２の端子電圧が充電中に上限電圧Ｖｍａｘに達した場合に、第１および第２のモードを入替える（ｆｌａｇ＝０の状態からｆｌａｇ＝１の状態に切替わる）。
【００３３】
図３（Ｂ）に示すｆｌａｇ＝１の状態は、上記のｆｌａｇ＝０の場合の逆である。すなわち、負荷２３の消費電力Ｐｏが増加した場合（電力変動ΔＰが正の場合）、制御部１０は、電力変動ΔＰを補償するための電力Ｐ２を第１のモードの二次電池２に放電させることによって電力変動ΔＰを補償する。一方、負荷２３の消費電力Ｐｏが減少した場合（電力変動ΔＰが負の場合）、制御部１０は、電力変動ΔＰを補償する補償電力（−Ｐ１）を第２のモードの二次電池１に充電させることにより電力変動ΔＰを補償する。
【００３４】
なお、正確には、図５、図６で後述するように、二次電池１，２を制御するパラメータとしてさらにｒａｔｅがある。パラメータｒａｔｅは、通常は１に設定され、第１および第２のモードを入替える過程で０以上１未満の値に設定される。パラメータｒａｔｅが０以上１未満のとき、二次電池１，２は第１および第２のモードのいずれとも異なる入替モードにあるとする。一方、ｆｌａｇ＝０かつｒａｔｅ＝１のとき、二次電池１は第１のモードであり、二次電池２は第２のモードである。ｆｌａｇ＝１かつｒａｔｅ＝１のとき、二次電池１は第２のモードであり、二次電池２は第１のモードである。
【００３５】
このように、図１の制御部１０は、第１のモードの二次電池には正の電力変動（ΔＰ＞０）を補償するために放電のみを行なわせ、第２のモードの二次電池には負の電力変動（ΔＰ＜０）を補償するために充電のみを行なわせる。そして、制御部１０は、第１のモードの二次電池の端子電圧が放電中に下限電圧Ｖｍｉｎに達した場合、もしくは、第２のモードの二次電池の端子電圧が充電中に上限電圧Ｖｍａｘに達した場合に、第１および第２のモードを入替える。これによって、電池の充電容量を設定された上限および下限まで使用でき、連続的に効率良く電力変動を補償することができる。
【００３６】
［電力制御装置２４の詳細動作］
図４は、図１の制御部１０の動作を示す機能ブロック図である。以下に説明するように、制御部１０は上記の補償動作に加えて、二次電池１，２の端子電圧Ｖ１，Ｖ２の平均値Ｖａｖｅが予め設定された基準値Ｖｒｅｆに一致するように二次電池１，２を制御する。このため、制御部１０は、変動抽出フィルタ３０と、正負分離部３１と、電圧平均化部３２と、減算器３５と、乗数器３６，３７と、加算器３８，３９とを含む。
【００３７】
変動抽出フィルタ３０は、図１の交流電圧計７および交流電流計８によって検出された負荷２３の消費電力Ｐｏから変動分ΔＰを抽出するハイパスフィルタである。
【００３８】
正負分離部３１は、図３で説明したように、電力変動ΔＰおよび二次電池１，２のモードに応じて、二次電池１，２に対して補償電力Ｐ１ｒｅｆ，Ｐ２ｒｅｆの指令値をそれぞれ出力する。補償電力Ｐ１ｒｅｆ，Ｐ２ｒｅｆの一方はΔＰに等しく、他方は０である。
【００３９】
さらに、正負分離部３１は、二次電池１，２の端子電圧Ｖ１，Ｖ２が予め設定された上限電圧Ｖｍａｘまたは下限電圧Ｖｍｉｎに達したとき、第１および第２のモードの入替を行なう。正負分離部３１のさらに詳しい動作については、図６に示すフローチャートを参照して後述する。
【００４０】
電圧平均化部３２は、二次電池１，２の端子電圧Ｖ１，Ｖ２を受けてこれらの平均電圧Ｖａｖｅを算出する。図４の場合、電圧平均化部３２は、加算器３３と乗数器３４とを含む。加算器３３によって端子電圧Ｖ１，Ｖ２が加算され、乗数器３４によって加算器３３の加算結果が０．５倍されることによって、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の加算平均が出力される。
【００４１】
減算器３５は、平均電圧Ｖａｖｅと基準電圧Ｖｒｅｆとの偏差を算出する。算出された偏差は乗数器３６，３７によって予め定める比例定数倍（Ｋ倍）される。乗数器３６，３７から出力された電力の指令値（調整電力と称する）は、加算器３８，３９によってそれぞれ補償電力Ｐ１ｒｅｆ，Ｐ２ｒｅｆの指令値に加算される。ここで、加算器３８，３９では補償電力および調整電力の符号も含めた演算が行なわれる。したがって、補償電力および調整電力が共に放電方向の電力の場合または共に充電方向の電力の場合は、加算結果は両者の絶対値の和に放電方向または充電方向を示す符号をつけたものになる。補償電力および調整電力の一方が放電方向の電力で他方が充電方向の電力の場合には、加算結果は両者の絶対値の差に放電方向または充電方向を表わす符号をつけたものになる。なお、補償電力Ｐ１ｒｅｆ，Ｐ２ｒｅｆは一方がΔＰであり他方が０であるのに対して、二次電池１，２に対する調整電力は互いに等しい。
【００４２】
以上によって、二次電池１，２に対する最終的な出力電力Ｐ１，Ｐ２の指令値が算出される。出力電力Ｐ１が正（放電方向）の場合に二次電池１は電力Ｐ１を放電し、出力電力Ｐ１が負（充電方向）の場合に二次電池１は電力−Ｐ１を充電する。二次電池２についても同様であり、出力電力Ｐ２が正（放電方向）の場合に二次電池２は電力Ｐ２を放電し、出力電力Ｐ２が負（充電方向）の場合に二次電池２は電力−Ｐ２を充電する。
【００４３】
このように、電力変動を補償するための補償電力Ｐ１ｒｅｆ，Ｐ２ｒｅｆの指令値に、二次電池１，２の端子電圧Ｖ１，Ｖ２の平均値Ｖａｖｅを基準値Ｖｒｅｆに維持するための調整電力の指令値が加算される理由は次のとおりである。
【００４４】
二次電池１，２や電力変換器３，４は充放電の際に損失が発生するため、上記のように二次電池１，２の入替を行ないながら充放電を行なった場合、最終的に二次電池１，２ともに残存容量が下限値に至り電力変動を吸収する効果が得られなくなる場合があり得る。このような事態を避けるためのより好ましい構成として、電力制御装置２４は、電力変動の補償電力Ｐ１ｒｅｆ，Ｐ２ｒｅｆを算定するとともに、二次電池１，２の端子電圧Ｖ１，Ｖ２の平均値と基準値との偏差を小さくするための調整電力も算定する。偏差を小さくするための調整電力を出力することによって、補償電力Ｐ１ｒｅｆ，Ｐ２ｒｅｆをキャンセルする作用が生じる場合があるが、端子電圧を上限電圧または下限電圧に維持するような前述の特開２００９−２２２１７５号公報（特許文献１）の方法に比べると、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の平均値を制御しているのでキャンセル作用は小さい。したがって、従来技術に比べると電力変動の補償性能は優れている。
【００４５】
図５は、図１の制御部１０の制御手順を示すフローチャートである。
図４、図５を参照して、ステップＳ１で、制御部１０（詳しくは、正負分離部３１）は、パラメータｆｌａｇを０に初期設定し、パラメータｒａｔｅを１に初期設定する。既に説明したように、ｆｌａｇ＝０かつｒａｔｅ＝１の場合、二次電池１が第１のモード（主として放電のみを行なう）であり、二次電池２が第２のモード（主として充電のみを行なう）である。
【００４６】
次のステップＳ２で、制御部１０は、交流電圧計７および交流電流計８の計測結果によって負荷２３で消費される電力Ｐｏを検知する。
【００４７】
次のステップＳ３で、制御部１０は、直流電圧計５，６の計測結果によって、二次電池１，２の端子電圧Ｖ１，Ｖ２を検知する。
【００４８】
次のステップＳ４で、制御部１０の変動抽出フィルタ３０は、ステップＳ２で検知した消費電力Ｐｏの電力変動分ΔＰを抽出する。
【００４９】
次のステップＳ５で、制御部１０の正負分離部３１は、電力変動分ΔＰに基づいて二次電池１，２に対する補償電力Ｐ１ｒｅｆ，Ｐ２ｒｅｆの指令値をそれぞれ算出するとともに、二次電池１，２の端子電圧Ｖ１，Ｖ２に応じて、二次電池１，２の第１および第２のモードの入替指令を行なう。ステップＳ５の詳しい手順は図６を参照して後述する。
【００５０】
次のステップＳ６で、制御部１０の電圧平均化部３２は、二次電池１，２の端子電圧Ｖ１，Ｖ２の平均値を算出する。
【００５１】
次のステップＳ７で、制御部１０は、補償電力Ｐ１ｒｅｆ，Ｐ２ｒｅｆの指令値に、二次電池１，２の端子電圧Ｖ１，Ｖ２の平均値Ｖａｖｅを基準値Ｖｒｅｆに維持するための調整電力の指令値を加算することによって、二次電池１，２の最終的な出力電力Ｐ１，Ｐ２の指令値を算出する。
【００５２】
次のステップＳ８で、制御部１０は、ステップＳ７で算出した出力電力Ｐ１，Ｐ２の指令値を電力変換器３，４にそれぞれ出力する。
【００５３】
図６は、図５のステップＳ５の処理手順を示すフローチャートである。
図１、図６を参照して各ステップの概略を説明すると、まず、図６のステップＳ１０１〜Ｓ１０５は、端子電圧Ｖ１，Ｖ２に基づいて二次電池１，２について第１および第２のモードの入替を行うか否かを判定するためのステップである。
【００５４】
ステップＳ１０６〜Ｓ１０８は、二次電池１，２の第１および第２のモードの入替える過程で、パラメータｒａｔｅの値を設定するためのステップである。具体的には、二次電池１，２の端子電圧が下限電圧Ｖｍｉｎまたは上限電圧Ｖｍａｘに達したとき、制御部１０は、パラメータｒａｔｅを０に設定した後（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）、所定の割合で１まで増加させる。既に説明したように、パラメータｒａｔｅが０以上１未満の場合、二次電池１，２は入替モードである。パラメータｒａｔｅ＝１に戻ると、二次電池１，２はパラメータｆｌａｇの値が０か１かに応じて一方が第１のモードになり、他方が第２のモードになる。
【００５５】
ステップＳ１０９〜Ｓ１１３は、二次電池１，２の各々の補償電力Ｐ１ｒｅｆ，Ｐ２ｒｅｆを算定するためのステップである。二次電池１，２の各々が第１のモード、第２のモード、および入替モードのいずれであるかによって、補償電力Ｐ１ｒｅｆ，Ｐ２ｒｅｆには異なる値が設定される。
【００５６】
まず、図６の最初のステップＳ１０１で、制御部１０（詳しくは、正負分離部３１）は、パラメータｆｌａｇが０であるか否かを判定する。ｆｌａｇ＝０の場合、処理はステップＳ１０２に進み、ｆｌａｇ＝１の場合、処理はステップＳ１０３に進む。
【００５７】
ステップＳ１０２では、制御部１０は、第１のモードである二次電池１の端子電圧Ｖ１が下限電圧Ｖｍｉｎ以下であるか、または第２のモードである二次電池２の端子電圧Ｖ２が上限電圧Ｖｍａｘ以上であるかを判定する。ステップＳ１０２の条件が満たされた場合（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、処理はステップＳ１０４に進む。そして、ステップＳ１０４で、制御部１０は、パラメータｆｌａｇを１に変更するとともに、パラメータｒａｔｅを０に変更する。すなわち、二次電池１，２は入替モードに設定される。その後、制御部１０は、処理をステップＳ１０６に進める。ステップＳ１０２でＮＯの場合、制御部１０は、パラメータｆｌａｇおよびｒａｔｅを変更せずに（ｆｌａｇ＝０，ｒａｔｅ＝１）、処理をステップＳ１０６に進める。
【００５８】
一方、ステップＳ１０３では、制御部１０は、第１のモードである二次電池２の端子電圧Ｖ２が下限電圧Ｖｍｉｎ以下であるか、または第２のモードである二次電池１の端子電圧Ｖ１が上限電圧Ｖｍａｘ以上であるか否かを判定する。ステップＳ１０３の条件が満たされた場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、処理はステップＳ１０５に進む。そして、ステップＳ１０５で、制御部１０は、パラメータｆｌａｇを０に変更するとともに、パラメータｒａｔｅを０に変更する。すなわち、二次電池１，２は入替モードに設定される。その後、制御部１０は、処理をステップＳ１０６に進める。ステップＳ１０３でＮＯの場合、制御部１０は、パラメータｆｌａｇおよびｒａｔｅを変更せずに（ｆｌａｇ＝１，ｒａｔｅ＝１）、処理をステップＳ１０６に進める。
【００５９】
ステップＳ１０６で、制御部１０は、パラメータｒａｔｅの大きさを判定し、以下のステップＳ１０７，Ｓ１０８でパラメータｒａｔｅの大きさに応じた処理を行なう。二次電池１，２が入替モードでないときにはパラメータｒａｔｅは１であるので、制御部１０は、パラメータｒａｔｅの大きさを変更せずに処理をステップＳ１０９に進める。二次電池１，２が入替モードのときにはパラメータｒａｔｅは０以上１未満であり、この場合、制御部１０はパラメータｒａｔｅを所定のステップ幅であるΔｒａｔｅずつ増加させる（ステップＳ１０８）。パラメータｒａｔｅを増加させたことによってその値が１を超えた場合には、制御部１０は、パラメータｒａｔｅを１に設定することによって入替モードを終了させる（ステップＳ１０７）。
【００６０】
次のステップＳ１０９〜Ｓ１１３において、二次電池１，２の各々の補償電力Ｐ１ｒｅｆ，Ｐ２ｒｅｆが算定される。図６に示すように、パラメータｆｌａｇが０か１かによって（ステップＳ１０９）、さらには負荷２３の電力変動ΔＰが正（または０）か負かによって（ステップＳ１１０，Ｓ１１１）によって算定される補償電力Ｐ１ｒｅｆ，Ｐ２ｒｅｆの値が異なる。
【００６１】
（ｉ）パラメータｆｌａｇ＝０で電力変動ΔＰが０以上（ステップＳ１０９でＹＥＳ、ステップＳ１１０でＹＥＳ）の場合
この場合、処理はステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２においてパラメータｒａｔｅが１のとき（二次電池１，２が入替モードでないとき）、第１のモードである二次電池１の補償電力Ｐ１ｒｅｆの指令値（放電方向）がΔＰに設定され、第２のモードである二次電池２の補償電力Ｐ２ｒｅｆの指令値が０に設定される。すなわち、正の電力変動ΔＰを補償するために、第１のモードである二次電池１の放電方向の補償電力Ｐ１ｒｅｆとしてΔＰが設定される。
【００６２】
一方、ステップＳ１１２においてパラメータｒａｔｅが０以上１未満のとき（二次電池１，２が入替モードのとき）、入替モードの前に第１のモードであった二次電池２の補償電力Ｐ２ｒｅｆの指令値（放電方向）はΔＰ×（１−ｒａｔｅ）に設定され、入替モードの後に第１のモードになる二次電池１の補償電力Ｐ１ｒｅｆの指令値（放電方向）はΔＰ×ｒａｔｅに設定される。パラメータｒａｔｅは０から１まで所定の割合で増加するので、二次電池２の補償電力Ｐ２ｒｅｆの指令値（放電方向）はΔＰから０まで徐々に減少し、二次電池１の補償電力Ｐ１ｒｅｆの指令値（放電方向）は０からΔＰまで徐々に増加することになる。
【００６３】
（ｉｉ）パラメータｆｌａｇ＝０で電力変動ΔＰが０未満（ステップＳ１０９でＹＥＳ、ステップＳ１１０でＮＯ）の場合
この場合、処理はステップＳ１１３に進む。ステップＳ１１３においてパラメータｒａｔｅが１のとき（二次電池１，２が入替モードでないとき）、第１のモードである二次電池１の補償電力Ｐ１ｒｅｆの指令値が０に設定され、第２のモードである二次電池２の補償電力Ｐ２ｒｅｆの指令値（充電方向）がΔＰに設定される。すなわち、負の電力変動ΔＰを補償するために、第２のモードである二次電池２の充電方向の補償電力Ｐ２ｒｅｆとしてΔＰが設定される。
【００６４】
一方、ステップＳ１１３においてパラメータｒａｔｅが０以上１未満のとき（二次電池１，２が入替モードのとき）、入替モードの前に第２のモードであった二次電池１の補償電力Ｐ１ｒｅｆの指令値（充電方向）はΔＰ×（１−ｒａｔｅ）に設定され、入替モードの後に第２のモードになる二次電池２の補償電力Ｐ２ｒｅｆの指令値（充電方向）はΔＰ×ｒａｔｅに設定される。パラメータｒａｔｅは０から１まで所定の割合で増加するので、二次電池１の補償電力Ｐ１ｒｅｆの指令値（充電方向）はΔＰから０まで徐々に減少し、二次電池２の補償電力Ｐ２ｒｅｆの指令値（充電方向）は０からΔＰまで徐々に増加することになる。
【００６５】
（ｉｉｉ）パラメータｆｌａｇ＝１で電力変動ΔＰが０以上（ステップＳ１０９でＮＯ、ステップＳ１１１でＹＥＳ）の場合
この場合、処理はステップＳ１１３に進む。ステップＳ１１３においてパラメータｒａｔｅが１のとき（二次電池１，２が入替モードでないとき）、第１のモードである二次電池２の補償電力Ｐ２ｒｅｆの指令値（放電方向）がΔＰに設定され、第２のモードである二次電池１の補償電力Ｐ１ｒｅｆの指令値が０に設定される。すなわち、正の電力変動ΔＰを補償するために、第１のモードである二次電池２の放電方向の補償電力Ｐ２ｒｅｆとしてΔＰが設定される。
【００６６】
一方、ステップＳ１１３においてパラメータｒａｔｅが０以上１未満のとき（二次電池１，２が入替モードのとき）、入替モードの前に第１のモードであった二次電池１の補償電力Ｐ１ｒｅｆの指令値（放電方向）はΔＰ×（１−ｒａｔｅ）に設定され、入替モードの後に第１のモードになる二次電池２の補償電力Ｐ２ｒｅｆの指令値（放電方向）はΔＰ×ｒａｔｅに設定される。パラメータｒａｔｅは０から１まで所定の割合で増加するので、二次電池１の補償電力Ｐ１ｒｅｆの指令値（放電方向）はΔＰから０まで徐々に減少し、二次電池２の補償電力Ｐ２ｒｅｆの指令値（放電方向）は０からΔＰまで徐々に増加することになる。
【００６７】
（ｉｖ）パラメータｆｌａｇ＝１で電力変動ΔＰが０未満（ステップＳ１０９でＮＯ、ステップＳ１１１でＮＯ）の場合
この場合、処理はステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２においてパラメータｒａｔｅが１のとき（二次電池１，２が入替モードでないとき）、第１のモードである二次電池２の補償電力Ｐ２ｒｅｆの指令値が０に設定され、第２のモードである二次電池１の補償電力Ｐ１ｒｅｆの指令値（充電方向）がΔＰに設定される。すなわち、負の電力変動ΔＰを補償するために、第２のモードである二次電池１の充電方向の補償電力Ｐ１ｒｅｆとしてΔＰが設定される。
【００６８】
一方、ステップＳ１１２においてパラメータｒａｔｅが０以上１未満のとき（二次電池１，２が入替モードのとき）、入替モードの前に第２のモードであった二次電池２の補償電力Ｐ２ｒｅｆの指令値（充電方向）はΔＰ×（１−ｒａｔｅ）に設定され、入替モードの後に第２のモードになる二次電池１の補償電力Ｐ１ｒｅｆの指令値（充電方向）はΔＰ×ｒａｔｅに設定される。パラメータｒａｔｅは０から１まで所定の割合で増加するので、二次電池２の補償電力Ｐ２ｒｅｆの指令値（充電方向）はΔＰから０まで徐々に減少し、二次電池１の補償電力Ｐ１ｒｅｆの指令値（充電方向）は０からΔＰまで徐々に増加することになる。
【００６９】
二次電池１，２が入替モードである場合について、上記の（ｉ）〜（ｉｖ）をまとめると次のようになる。二次電池１，２よって補償される全体の補償電力ΔＰのうちΔＰ×（１−ｒａｔｅ）を第１の部分補償電力と称し、ΔＰ×ｒａｔｅを第２の部分補償電力と称する。第１および第２の部分補償電力の和は全体の補償電力に等しく、第１の部分補償電力の割合は次第に減少し、第２の部分補償電力の割合は次第に増加する。全体の補償電力ΔＰが正（放電方向）の場合、入替モードの前に第１のモードであった二次電池の補償電力として第１の部分補償電力が設定され、入替モードの後に第１のモードになる二次電池の補償電力として第２の部分補償電力が設定される。全体の補償電力ΔＰが負（充電方向）の場合、入替モードの前に第２のモードであった二次電池の補償電力として第１の部分補償電力が設定され、入替モードの後に第２のモードになる二次電池の補償電力として第２の部分補償電力が設定される。
【００７０】
このように入替モードにおいて二次電池１，２の充放電電力を徐々に変化させる理由は次のとおりである。すなわち、図１の電力変換器３，４には一般に応答遅れがある。このため、充電方向と放電方向とを瞬時に入替えるように指令すると制御誤差を生じるので、電力変動の補償に悪影響を及ぼす。そこで、図１の電力制御装置２４では、パラメータｒａｔｅを用いて、電力変換器３，４の応答遅れが問題にならないような変化率で充電方向と放電方向とが入替えられる。パラメータｒａｔｅが０のときは、モードが入替わってもモードの入替前と二次電池１，２出力に変化がない状態であり、ｒａｔｅを０から１までに徐々に増加させることによって、二次電池１，２の出力が徐々に変化する。このような制御をすることによって、良好な電力変動の補償性能が得られる。
【００７１】
［電力制御装置２４のシミュレーション結果］
図７は、電力制御装置２４のシミュレーションモデルを説明するための図である。
【００７２】
図７を参照して、シミュレーションでは二次電池１は抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の直列接続によってモデル化される。二次電池２も同じく抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２との直列接続によってモデル化される。抵抗Ｒ１，Ｒ２の各抵抗値をＲとし、コンデンサＣ１，Ｃ２の容量値をＣとする。コンデンサＣ１，Ｃ２にかかる電圧をそれぞれＶｃ１，Ｖｃ２とし、二次電池１，２から出力される電流をそれぞれＩ１，Ｉ２とする。出力電流Ｉ１，Ｉ２は放電方向を正とする。この場合、二次電池１，２の端子電圧Ｖ１，Ｖ２は、
【００７３】
【数１】
2011147211.tif 000003
【００７４】
で与えられる。上式（１），（２）の右辺第３項のＶｍａｘ，Ｖｍｉｎは、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の初期値をそれぞれ示す。すなわち、二次電池１の端子電圧Ｖ１の初期値は許容容量の最大値に対応する上限電圧Ｖｍａｘに設定され、二次電池２の端子電圧Ｖ２の初期値は許容容量の最小値に対応する下限電圧Ｖｍｉｎに設定される。
【００７５】
シミュレーションでは負荷２３の電力変動ΔＰを所与の条件としてシステムの応答が計算される。具体的数値として、負荷２３の電力変動ΔＰを振幅（ゼロ・ツー・ピーク）１０ｋＷで周期２０秒の正弦波とした。
【００７６】
その他の、シミュレーションの具体的な数値として、二次電池１，２の容量の下限を２５ｋＪとし、上限を１００ｋＪとした。コンデンサＣ１，Ｃ２の容量Ｃを２０Ｆとし、抵抗Ｒ１，Ｒ２の値Ｒを０．０５Ωとした。この値は、充放電効率８０％程度に相当する。上限電圧Ｖｍａｘを１００Ｖとし、下限電圧Ｖｍｉｎを５０Ｖとした。端子電圧Ｖ１，Ｖ２の平均値Ｖａｖｅと比較する基準電圧Ｖｒｅｆの大きさを８０Ｖとした。端子電圧Ｖ１，Ｖ２の平均値Ｖａｖｅと基準電圧Ｖｒｅｆとの偏差に乗ずる定数Ｋを０．５とした。図５、図６に示した二次電池１，２の入替モード時のパラメータｒａｔｅの変化率Δｒａｔｅを１ｐｕ／０．１秒とした。
【００７７】
図８は、図７のシミュレーションモデルに対応するブロック図である。図８のブロック図は図４のブロック図に、上記の二次電池１，２のモデル式（１），（２）に対応する機能ブロックを追加したものである。図４のブロック図と共通する部分については同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【００７８】
図８において、二次電池１の端子電圧Ｖ１は、二次電池１の出力電流Ｉ１を乗数器４３で−Ｒ倍した値と、コンデンサＣ１の端子電圧Ｖｃ１とを、加算器４７で加算することによって得られる。コンデンサＣ１の端子電圧Ｖｃ１は、二次電池１の出力電流Ｉ１を積分器４１で積分して−１／Ｃ倍した値と、初期値Ｖｍａｘとを、加算器４５で加算することによって得られる。出力電流Ｉ１は、加算器３８から出力された二次電池１の出力電力Ｐ１の指令値を、除算器４９で端子電圧Ｖ１によって除することによって求められる。
【００７９】
同様に、二次電池２の端子電圧Ｖ２は、二次電池２の出力電流Ｉ２を乗数器４４で−Ｒ倍した値と、コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２とを、加算器４８で加算することによって得られる。コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２は、二次電池２の出力電流Ｉ２を積分器４２で積分して−１／Ｃ倍した値と、初期値Ｖｍｉｎとを、加算器４６で加算することによって得られる。出力電流Ｉ２は、加算器３９から出力された二次電池２の出力電力Ｐ２の指令値を、除算器５０で端子電圧Ｖ２によって除することによって求められる。
【００８０】
図９は、電力制御装置２４のシミュレーション結果を示す図である。図９において、上段のグラフは、図１の負荷２３の電力変動ΔＰ［ｋＷ］の時間変化を表わす。中段のグラフは、図８に示した二次電池１の出力電力Ｐ１［ｋＷ］の時間変化（実線）と、二次電池２の出力電力Ｐ２［ｋＷ］の時間変化（破線）とを表わす。下段のグラフは、二次電池１，２の出力電力Ｐ１，Ｐ２を合計した出力電力Ｐｏｕｔ［ｋＷ］の時間変化（実線）と、電力変動ΔＰと出力電力Ｐｏｕｔとの誤差Ｐｅｒｒ［ｋＷ］（破線）とを表わす。各波形は時刻４００秒〜４６０秒までが示される。
【００８１】
図９に示すように、誤差Ｐｅｒｒは電力変動ΔＰの１０％以下であり、電力制御装置２４から出力される電力Ｐｏｕｔによって電力変動ΔＰがほぼ補償されていることがわかる。
【００８２】
図１０は、図９の時刻ｔ１〜ｔ５における二次電池１，２のモードを説明するための図である。図１０でハッチングが付された領域によって、二次電池１，２の充電エネルギーの割合が示される。図１０（Ａ）〜（Ｅ）は、図９の時刻ｔ１〜ｔ５における二次電池１，２のモードにそれぞれ対応する。
【００８３】
図９、図１０を参照して、時刻ｔ１（４２０秒）では、二次電池１は第２のモード（主として充電のみを行なう）であり、二次電池２は第１のモード（主として放電のみを行なう）である。時刻ｔ１で電力変動ΔＰが正になったので、図１０（Ａ）に示すように、第１のモードの二次電池２からの放電電力Ｐ２によって電力変動ΔＰが補償される。
【００８４】
時刻ｔ２（４２３秒）で、図１０（Ｂ）に示すように、第１のモードである二次電池２の端子電圧Ｖ２が下限電圧Ｖｍｉｎに達したので、第１および第２のモードが入替わる。新たに第１のモードになった二次電池１からの放電電力Ｐ１によって電力変動ΔＰが補償される。
【００８５】
時刻ｔ３（４３０秒）で電力変動ΔＰが負になったので、図１０（Ｃ）に示すように、第２のモードである二次電池２に充電される電力Ｐ２によって電力変動ΔＰが補償される。
【００８６】
時刻ｔ４（４４０秒）で電力変動ΔＰが正になったので、図１０（Ｄ）に示すように、第１のモードである二次電池１から放電される電力Ｐ１によって電力変動ΔＰが補償される。
【００８７】
時刻ｔ５（４４３秒）で、図１０（Ｅ）に示すように、第１のモードである二次電池１の端子電圧Ｖ１が下限電圧Ｖｍｉｎに達したので、二次電池１，２のモードが入替わる。新たに第２のモードになった二次電池２からの放電電力Ｐ２によって電力変動ΔＰが補償される。
【００８８】
図１１は、図９の一部の拡大図である。図１１には、図９の中段のグラフの４０２秒から４０４秒までが拡大して示される。図１１に示す区間では、負荷２３の電力変動ΔＰが正であるので、第１のモードの二次電池からの放電電力によって電力変動ΔＰが補償される。図１１の４０２秒から４０３秒までは、二次電池１が第１のモードであるので、二次電池１からの放電電力Ｐ１によって電力変動ΔＰが補償される。４０３秒付近で、二次電池１の端子電圧Ｖ１が下限電圧Ｖｍｉｎに達する。このとき、図６で説明したように、二次電池１，２は入替モードになる。入替モードにおいて、入替モードになる前まで第１のモードであった二次電池１の放電電力Ｐ１は徐々に減少する。一方、入替モードの後に第１のモードになる二次電池２の放電電力Ｐ２は徐々に増加する。入替モードの終了後は二次電池２からの放電電力Ｐ２によって電力変動ΔＰが補償される。
【００８９】
［比較例の電力制御装置１００のシミュレーション結果］
以下、前述の特開２００９−２２２１７５号公報（特許文献１）に開示された技術と類似の電力制御装置１００についてのシミュレーション結果を比較例として示す。
【００９０】
図１２は、比較例の電力制御装置１００のシミュレーションモデルを説明するための図である。電力制御装置１００では、二次電池１がこれまで説明した第１のモードに固定され、二次電池２が第２のモードに固定される。すなわち、負荷２３の電力変動ΔＰが正のとき、二次電池１からの放電電力Ｐｐによって電力変動ΔＰが補償される。負荷２３の電力変動ΔＰが負のとき、二次電池２の充電電力（−Ｐｎ）によって電力変動ΔＰが補償される。なお、図１２では、放電方向の電力を正と定義しているので、充電電力には−の符号が付される。
【００９１】
さらに、電力制御装置１００では、二次電池１の端子電圧Ｖ１が上限電圧Ｖｍａｘを維持するように制御され、二次電池２の端子電圧Ｖ２が下限電圧Ｖｍｉｎを維持するように制御される。このため、二次電池１には上限電圧維持のための充電電力（−Ｐｖ１）が生じ、二次電池２には下限電圧維持のための放電電力（Ｐｖ２）が生じる。これらの充電電力（−Ｐｖ１）および放電電力（Ｐｖ２）は、電力変動ΔＰを補償するための放電電力Ｐｐおよび充電電力（−Ｐｎ）をキャンセルするように作用する。このため、電力制御装置１００では、電力変動ΔＰの補償性能が悪化する。
【００９２】
図１３は、図１２のシミュレーションモデルに対応するブロック図である。図１３において、二次電池１，２の部分のブロック図は図８の場合と同じであるので、対応する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【００９３】
図１３の正負分離部１０１は、電力変動ΔＰが正の場合は、二次電池１から放電される補償電力（放電方向）Ｐｐの指令値をＰｐ＝ΔＰに設定する。正負分離部１０１は、電力変動ΔＰが負の場合は、二次電池２に充電される補償電力（充電方向）Ｐｎの指令値をＰｎ＝ΔＰに設定する。
【００９４】
減算器１０２は、二次電池１の端子電圧Ｖ１と上限電圧Ｖｍａｘとの偏差を算出する。乗数器３６は、減算器１０２から出力される偏差に定数Ｋ（Ｋ＝１．５）を乗ずることによって、上限電圧維持のための調整電力Ｐｖ１の指令値を算出する。加算器３８は、変動補償のための補償電力Ｐｐと上限電圧維持のための調整電力Ｐｖ１とを加算することによって最終的に二次電池１から出力される出力電力Ｐ１の指令値を算出する。
【００９５】
同様に、減算器１０３は、二次電池２の端子電圧Ｖ２と下限電圧Ｖｍｉｎとの偏差を算出する。乗数器３７は、減算器１０３から出力される偏差に定数Ｋ（Ｋ＝１．５）を乗ずることによって、下限電圧維持のための調整電力Ｐｖ２の指令値を算出する。加算器３９は、変動補償のための補償電力Ｐｎと下限電圧維持のための調整電力Ｐｖ２とを加算することによって最終的に二次電池２から出力される出力電力Ｐ２の指令値を算出する。
【００９６】
図１４は、比較例の電力制御装置１００のシミュレーション結果を示す図である。図１４のシミュレーション結果については、特に断らない限り、図９の場合と同じ数値を用いて計算した。図１４において、上段のグラフは、図１２の負荷２３の電力変動ΔＰの時間変化を表わす。中段のグラフは、図１３に示した二次電池１から出力される補償電力Ｐｐの時間変化（実線）と、二次電池２から出力される補償電力Ｐｎの時間変化（破線）を示す。下段のグラフは、下段のグラフは、二次電池１，２の最終的な出力電力Ｐ１，Ｐ２を合計した出力電力Ｐｏｕｔ［ｋＷ］の時間変化（実線）と、電力変動ΔＰと出力電力Ｐｏｕｔとの誤差Ｐｅｒｒ［ｋＷ］（破線）とを表わす。各波形は時刻４００秒〜４６０秒までが示される。
【００９７】
図１４に示すように、誤差Ｐｅｒｒは電力変動ΔＰの２０％程度まで達し、図９の場合に比べて補償性能が悪化していることがわかる。
【００９８】
［変形例］
図４で制御部１０のブロック図を示したが、あくまで一例でありこの構成に限られるものでない。たとえば、電圧平均化部３２は端子電圧Ｖ１，Ｖ２の加算平均ではなく、重み付き平均を計算してもよい。さらに、端子電圧Ｖ１，Ｖ２の平均値が基準値Ｖｒｅｆと一致するように制御する場合、図４に示す比例要素３６，３７だけでなく一次遅れ要素など他の制御要素を組合わせてもよい。
【００９９】
上記では、負荷２３および電力制御装置２４が交流配電系統に接続される場合について説明したが、負荷２３および電力制御装置２４が直流配電系統に接続される場合についても電力変動補償が可能である。この場合、図１の電力変換器３，４として直流−交流変換器に代えて直流−直流変換器が用いられる。
【０１００】
今回開示され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ないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０１】
１，２  二次電池、３，４  電力変換器、１０  制御部、２１  電源、２２  母線、２３  負荷（電力変動源）、２４  電力制御装置。
【図１】
2011147211.tif 000004
【図２】
2011147211.tif 000005
【図３】
2011147211.tif 000006
【図４】
2011147211.tif 000007
【図５】
2011147211.tif 000008
【図６】
2011147211.tif 000009
【図７】
2011147211.tif 000010
【図８】
2011147211.tif 000011
【図９】
2011147211.tif 000012
【図１０】
2011147211.tif 000013
【図１１】
2011147211.tif 000014
【図１２】
2011147211.tif 000015
【図１３】
2011147211.tif 000016
【図１４】
2011147211.tif 000017