(57)【要約】【課題】ＤＣバスラインに並列に複数の蓄電池ユニットが接続されて充電されるときに、各蓄電池ユニットが過電流、過電圧にならないように制御することである。【解決手段】蓄電池集合体制御システム１０は、複数の蓄電池ユニット３１等と、これらにそれぞれ接続される複数のＤＣ／ＤＣコンバータ２１等と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１等を介して蓄電池ユニット３１等を並列接続するＤＣバスライン１４と、外部充電電源１１及び外部放電負荷１２を含む外部電力ラインとＤＣバスライン１４との間に接続配置されるＰＣＳ１３と、制御装置４０とを備え、制御装置４０は、各蓄電池ユニット３１等の充放電状態、及び外部充電電源１１と外部放電負荷１２の状況を取得し、ＰＣＳ１３に対し充放電指令を送信し、各蓄電池ユニット３１等に対する充放電開始指令または充放電停止指令を送信する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池を備えた複数の蓄電池ユニットと、
前記各蓄電池ユニットにそれぞれ接続される複数のＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記各ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記複数の蓄電池ユニットを並列接続するＤＣバスラインと、
外部充電電源及び外部放電負荷を含む外部電力ラインと前記ＤＣバスラインとの間に接続配置される電力変換装置と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記各蓄電池ユニットの充放電状態を取得し、
前記電力変換装置に対し充放電指令を送信し、
前記各蓄電池ユニットに対する充放電開始指令または充放電停止指令を送信する、蓄電池集合体制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電池集合体制御システムにおいて、
前記制御装置は、前記外部充電電源または前記外部放電負荷の少なくとも１つの状況を取得する、蓄電池集合体制御システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の蓄電池集合体制御システムにおいて、
前記制御装置は、
充電時において、前記充電指令として、前記ＤＣバスラインの電圧が予め定めた一定電圧となるように一定電圧充電指令を前記電力変換装置に送信し、
放電時において、前記放電指令として、放電電力または放電電力量を前記電力変換装置に送信する、蓄電池集合体制御システム。
【請求項４】
請求項３に記載の蓄電池集合体制御システムにおいて、
前記充電時に、
前記各ＤＣ／ＤＣコンバータは、
前記制御装置から前記充電開始指令を受信すると、当該ＤＣ／ＤＣコンバータに接続される前記蓄電池ユニットに対し予め定められた電流制限の範囲で定電流充電を実行し、
充電が進み、当該蓄電池ユニットの電圧が上がり過ぎないように当該蓄電池ユニットの電圧が予め定めた充電電圧になるように充電電流を制御し、
前記制御装置は、
前記充電指令として、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御電圧範囲の上限電圧値よりも高電圧の前記一定電圧充電指令を前記電力変換装置に送信する、蓄電池集合体制御システム。
【請求項５】
請求項４に記載の蓄電池集合体制御システムにおいて、
前記制御装置は、
前記複数の蓄電池ユニットのうち、満充電となった前記蓄電池ユニットについては、当該蓄電池ユニットに接続される前記ＤＣ／ＤＣコンバータに当該蓄電池ユニットに対する前記充電停止指令を送信する、蓄電池集合体制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電池を接続した蓄電池集合体の充放電を制御する蓄電池集合体制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池等の２次電池は、素電池と呼ばれる単位蓄電池の端子間電圧が約３Ｖ〜４Ｖ程度で、その充放電電流容量も小さい。そこで、複数個の素電池を直列接続や並列接続してユニット化した蓄電池ユニット等が用いられる。
【０００３】
特許文献１には、蓄電池集合体制御システムとして、１つの電力変換装置の充放電バスラインに複数の蓄電池ユニットが並列に接続されるとき、それぞれの蓄電池ユニットの電圧が異なっていると、電圧の高い方から低い方へ電流が流れ、場合によっては過大な電流となることが生じることを指摘している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２０５４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１における過電流の恐れの指摘以外にも、１つの電力変換装置の充放電バスラインに複数の蓄電池ユニットが並列に接続されているときに、各蓄電池ユニットが満充電になる時期が必ずしも一致しないため、まだ満充電になっていない蓄電池ユニットに充電電流が集中して過電圧となることが生じ得る。
【０００６】
本発明の目的は、バスラインに並列に複数の蓄電池ユニットが接続されて充電されるときに、各蓄電池ユニットが過電流、過電圧にならないように制御できる蓄電池集合体制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る蓄電池集合体制御システムは、蓄電池を備えた複数の蓄電池ユニットと、各蓄電池ユニットにそれぞれ接続される複数のＤＣ／ＤＣコンバータと、各ＤＣ／ＤＣコンバータを介して複数の蓄電池ユニットを並列接続するＤＣバスラインと、外部充電電源及び外部放電負荷を含む外部電力ラインとＤＣバスラインとの間に接続配置される電力変換装置と、制御装置と、を備え、制御装置は、各蓄電池ユニットの充放電状態、及び外部充電電源と外部放電負荷の状況を取得し、電力変換装置に対し充放電指令を送信し、各蓄電池ユニットに対する充放電開始指令または充放電停止指令を送信する。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成の蓄電池集合体制御システムによれば、適切に充放電制御を行うことができる。
【０００９】
上記構成の蓄電池集合体制御システムによれば、各蓄電池ユニットはＤＣバスラインに直接的に接続されるのでなく、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータを介してＤＣバスラインに並列接続される。これにより、蓄電池ユニットの充放電状態に応じて適切な充放電処理等をＤＣ／ＤＣコンバータを介して行うことが可能になり、蓄電池ユニットが過電流、過電圧、過放電にならないように制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る実施の形態における蓄電池集合体制御システムの構成図である。
【図２】図１におけるＤＣ／ＤＣコンバータと蓄電池ユニットの詳細を示す図である。図２（ａ）は全体構成図であり、（ｂ）は蓄電池ユニットを構成する複数の蓄電池パックの内部構成図である。（ｃ）はＤＣ／ＤＣコンバータの降圧制御電圧範囲と、昇圧制御電圧範囲と、充電時における電力変換装置に対するＤＣバスライン一定電圧指令値との関係を示す図である。
【図３】蓄電池ユニットに対する定電流充電と定電圧充電を示す図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の蓄電池集合体制御システムにおいて、充電初期の制御を示す図である。
【図５】図４に引き続き、１つの蓄電池ユニットが蓄電池パックの特性から規定される充電電圧に達したときの制御を示す図である。
【図６】図５に引き続き、全ての蓄電池ユニットが蓄電池パックの特性から規定される充電電圧に達したときの制御を示す図である。
【図７】図６に引き続き、１つの蓄電池ユニットが満充電に達したときの制御を示す図である。
【図８】図７に引き続き、全ての蓄電池ユニットが満充電に達したときを示す図である。
【図９】本発明に係る実施の形態の蓄電池集合体制御システムにおいて、放電初期の制御を示す図である。
【図１０】図９に引き続き、１つの蓄電池ユニットが放電終止となったときの制御を示す図である。
【図１１】図１０に引き続き、全ての蓄電池ユニットが放電終止となったときを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、蓄電池としてリチウムイオン電池を説明するが、これ以外の２次電池であってもよい。例えばニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等であってもよい。蓄電池集合体とするのは負荷の必要電力に対応するための電圧と電流を得るためであるので、蓄電池集合体を構成する素電池の数、素電池を組み合わせた蓄電池パック（ＢＰ）の数、蓄電池パック（ＢＰ）を組み合わせた蓄電池ユニット（ＢＵ）の数等は、蓄電池集合体制御システムの仕様に応じ適宜なものとできる。
【００１２】
また、以下で述べる電力値、電流値、電圧値、充放電時間等は、説明のための例示であり、蓄電池集合体制御システムの仕様等に応じ適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１は、蓄電池集合体制御システム１０の構成を示す図である。蓄電池集合体制御システム１０において、外部充電電源１１と外部放電負荷１２が電力変換装置であるＰＣＳ１３に接続され、ＰＣＳ１３は、ＤＣバスライン１４に接続される。ＤＣバスライン１４には、５つのＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５を介して、蓄電池集合体３０を構成する５つの蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５が並列接続される。蓄電池集合体制御システム１０は、外部充電電源１１と、外部放電負荷１２と、蓄電池集合体３０との間の最適な充放電制御を行うために、制御装置４０がＰＣＳ１３と５つのＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５の動作を制御するシステムである。
【００１４】
図２は、図１における１つのＤＣ／ＤＣコンバータ２１とこれに接続される１つの蓄電池ユニット３１の詳細構成を示す図である。
【００１５】
なお、図１以下では、５つのＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５を略して「ＤＣ／ＤＣ１〜５」と示し、５つの蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５を略して「ＢＵ１〜５」と示した。また、以下の図では、電力線を太線で、信号線を細線で示した。
【００１６】
外部充電電源１１は、外部商用電源である。外部商用電源は、単相または三相の交流電力源であり、電力需給の変動に合わせて、水力発電、原子力発電、火力発電等の様々な発電方式で発電された電力を組み合わせて、外部の電力会社から供給される。これ以外の外部充電電源、例えば太陽光発電電力や風力発電電力等であってもよい。
【００１７】
外部放電負荷１２は、直流電力の供給を受けて作動する機器である。例えば、外部放電負荷１２を工場の負荷として、機械設備、一般照明、一般空調、厨房器具、サーバやＰＣ等の事務機器、工場内空調等である。
【００１８】
ＰＣＳ１３は、電力変換装置である。ＰＣＳは、Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍの略である。ＰＣＳ１３は、外部充電電源１１の交流電力と、蓄電池集合体３０の直流電力と、外部放電負荷１２の直流電力との間の電力変換を行う装置である。ＰＣＳ１３は、外部充電電源１１から蓄電池集合体３０を充電するときは交流電力から直流電力への変換を行い、蓄電池集合体３０から外部充電電源１１に電力を還流させるときは直流電力から交流電力への変換を行うことができる双方向の交直変換装置として機能する。また、ＰＣＳ１３は、蓄電池集合体３０から外部放電負荷１２に放電するときには、蓄電池集合体３０の電圧を外部放電負荷１２の電圧に合わせるために、昇圧または降圧の電圧変換を行うことができる双方向の直流電圧変換装置として機能する。
【００１９】
なお、外部充電電源１１が太陽光発電電力や風力発電電力等のように直流電力であるときは、ＰＣＳ１３は、昇圧と降圧が可能な双方向の直流電圧変換装置である。このように、ＰＣＳ１３は、双方向交直電力変換と双方向直流電圧変換の機能を有する電力変換装置であるが、蓄電池集合体制御システム１０の仕様によっては、双方向交直電力変換または双方向直流電圧変換のいずれかの機能のみを有するものとしてもよい。ＰＣＳ１３は、適当な信号線で制御装置４０に接続し、制御装置４０の制御の下で電力変換を実行する。
【００２０】
ＤＣバスライン１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５を介して複数の蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５を並列接続する電力線である。
【００２１】
５つのＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５は、５つの蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５のそれぞれに直列接続される直流電圧変換器である。５つの蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５をＤＣバスライン１４に直接的に並列接続するのに代えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５を介して蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５をＤＣバスライン１４に並列接続することで、各蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５の電圧が相違する場合でも、その電圧の相違のためにＤＣバスライン１４を介して電流が流れることがないようにできる。
【００２２】
５つの蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５は、それぞれ、複数の素電池を所定の接続方法で直列または並列に接続してユニット化したものである。５つの蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５はいずれも同じ構成であるので、蓄電池ユニット３１を用いて説明する。図２（ａ）に示すように、蓄電池ユニット３１は、予め定められた個数の蓄電池パック（ＢＰ）を並列接続した蓄電池パック列を、予め定めた段数で直列に接続して構成される。図２（ａ）の例では、５つの蓄電池パック（ＢＰ）を並列接続して１つの蓄電池パック列を形成し、その蓄電池パック列を８段直列接続して、１つの蓄電池ユニット３１が構成される。すなわち、１つの蓄電池ユニット３１は、（５×８＝４０）の蓄電池パック（ＢＰ）から構成される。
【００２３】
各蓄電池パック（ＢＰ）はいずれも同じ構造で、図２（ｂ）に示すように、予め定められた個数の素電池を並列接続した素電池列を、予め定めた段数で直列に接続して構成される。図２（ｂ）の例では、２４の素電池を並列接続して１つの素電池列を形成し、その素電池列を１３段直列接続して、１つの蓄電池パック（ＢＰ）が構成される。すなわち、１つの蓄電池パック（ＢＰ）は、（２４×１３＝３１２）の素電池から構成される。
【００２４】
素電池は、ここでは、端子間電圧が約３Ｖ〜約４Ｖのリチウムイオン電池である。したがって、１つの蓄電池パック（ＢＰ）の端子間電圧は、｛（約３Ｖ〜約４Ｖ）×１３｝＝（約３９Ｖ〜約５２Ｖ）である。１つの蓄電池ユニット３１の端子間電圧ＶBUは、｛（約３９Ｖ〜約５２Ｖ）×８｝＝（約３１２Ｖ〜約４１６Ｖ）である。これは一例であり、素電池の仕様、蓄電池パック（ＢＰ）の構成仕様、蓄電池ユニット３１の構成仕様等で異なる。
【００２５】
再び５つのＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５の説明に戻る。各ＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５はいずれも同じ構成であるので、蓄電池ユニット３１に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ２１について説明する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、昇圧ユニット２６と降圧ユニット２７を含んで構成される。
【００２６】
昇圧ユニット２６は蓄電池ユニット３１を放電させるときに動作する。蓄電池ユニット３１を放電させるとき、蓄電池ユニット３１の充電状態（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）が過放電にならない程度の高い値のときは、ＰＣＳ１３に指令した放電電力値に応じた放電、または予め定められた一定放電電流値で放電が行われる。一定放電電流値は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の回路構成等で定まる値である。
【００２７】
昇圧ユニット２６は、放電によりＤＣバスライン１４の電圧が低下すると、蓄電池ユニット３１からＤＣバスライン１４へ流す電流量を調整し、ＤＣバスライン１４の電圧が予め定めた昇圧制御電圧範囲に入るように動作する。ＰＣＳ１３に指令した放電電力が大きい場合、ＤＣバスライン１４の電圧低下は大きくなり、昇圧ユニット２６が蓄電池ユニット３１からＤＣバスライン１４に流す電流量は大きくなる。逆に、放電電力が小さい場合、ＤＣバスライン１４の電圧低下は小さくなり、昇圧ユニット２６が蓄電池ユニット３１からＤＣバスライン１４に流す電流量は小さくなる。
【００２８】
図２（ａ）では、昇圧制御電圧範囲の例として（約４２０Ｖ〜約４３０Ｖ）が示されている。この値は説明のための一例であって、１つの蓄電池ユニット３１の端子間電圧ＶBUの上限値である約４１６Ｖよりも高い電圧値であればよい。蓄電池パック（ＢＰ）の直列接続数を減らした構成の場合には、蓄電池ユニット３１の端子間電圧ＶBUが低くなるので、もっと低い値に設定することができる。
【００２９】
降圧ユニット２７は蓄電池ユニット３１を充電させるときに動作する。蓄電池ユニット３１を充電させるとき、蓄電池ユニット３１のＳＯＣが過充電にならない程度に低い値のときは、ＰＣＳ１３に指令した充電電力に応じた充電、または予め定められた一定充電電流値で定電流充電（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ充電：ＣＣ充電）が行われる。一定放電電流値は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の回路構成等で定まる値である。
【００３０】
降圧ユニット２７は、充電によりＤＣバスライン１４の電圧が上昇すると、ＤＣバスライン１４から蓄電池ユニット３１へ流す電流量を調整し、ＤＣバスライン１４の電圧が予め定めた降圧制御電圧範囲に入るように動作する。ＰＣＳ１３に指令した充電電力が大きい場合、ＤＣバスライン１４の電圧上昇は大きくなり、降圧ユニット２７がＤＣバスライン１４から蓄電池ユニット３１に流す電流量は大きくなる。逆に、充電電力が小さい場合、ＤＣバスライン１４の電圧上昇は小さくなり、降圧ユニット２７がＤＣバスライン１４から蓄電池ユニット３１に流す電流量は小さくなる。
【００３１】
図２（ａ）では、降圧制御電圧範囲の例として（約４４０Ｖ〜約４５０Ｖ）が示されている。この値も降圧制御電圧範囲が昇圧制御電圧範囲よりも高めの電圧であることを示すための一例であって、これ以外の値であってもよい。
【００３２】
図２（ｃ）は、降圧制御電圧範囲と昇圧制御電圧範囲の関係を示す図である。ここで図２（ｃ）において４６０Ｖとして示される線は、後述するように、制御装置４０が蓄電池集合体３０の充電時にＰＣＳ１３に出力する一定電圧指令の値である。図２（ｃ）に示されるように、制御装置４０が蓄電池集合体３０の充電時にＰＣＳ１３に出力する一定電圧指令の値は、降圧ユニット２７の降圧制御電圧範囲の上限よりも高く設定される。このように設定することによる作用効果については後述する。
【００３３】
図３は、ＣＣ充電とＣＶ充電を模式的に示す図である。横軸は時間で、ｔ＝ｔ0が充電開始時間、ｔ＝ｔ1がＣＣ充電からＣＶ充電に切替わる時間、ｔ＝ｔ2は充電終止時間である。縦軸は、充電電流Ｉと蓄電池ユニット３１の端子間電圧Ｖである。図３に示されるように、ｔ＝ｔ0からｔ＝ｔ1の間は、充電電流Ｉ＝Ｉ0の一定値で充電が行われるＣＣ充電の期間である。そのＣＣ充電によって蓄電池ユニット３１の端子間電圧Ｖが放電終止電圧ＶSから上昇する。端子間電圧Ｖが十分上昇して、蓄電池パック（ＢＰ）の特性から規定される充電電圧になる等の基準を満たす時間ｔ＝ｔ1になると、端子間電圧Ｖ＝Ｖ0の一定値の下で充電が継続される。これがＣＶ充電である。ＣＶ充電によって充電電流Ｉは次第に低下し、これ以上の充電をするにはさらに長時間を有する等の基準を満たす時間ｔ＝ｔ2でＣＶ充電を止める。このときが充電終止時間である。
【００３４】
図２（ａ）の場合では、端子間電圧Ｖ＝４１６Ｖに達するまでは、ＰＣＳ１３に指令した充電電力値に応じた充電、またはＣＣ充電が実行され、端子間電圧Ｖ＝４１６Ｖに達した時間ｔ＝ｔ1からＣＶ充電が行われる。ＣＶ充電は、降圧ユニット２７により、蓄電池ユニット３１側の電圧が一定値（降圧出力電圧制限値）になるように、ＤＣバスライン１４から蓄電池ユニット３１へ流す電流を絞る制御が行われる。
【００３５】
再び図１に戻り、制御装置４０は、蓄電池集合体制御システム１０を構成する各要素の動作を全体として制御し、蓄電池集合体３０の充放電を適切に行う。かかる制御装置４０は、コンピュータ等を用いることができる。
【００３６】
制御装置４０は、外部充電電源１１と外部放電負荷１２の状況を取得する外部状況取得部４１と、蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５の充放電状態であるＳＯＣを取得する蓄電池ユニット充放電状態取得部４２と、これらの取得した内容に基づいて蓄電池集合体３０を充電させるか放電させるか等を判断してＰＣＳ１３に充放電指令を送信する充放電指令送信部４３と、これに合わせてＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５に充放電の開始指令または停止指令を送信する充放電の開始停止指令送信部４４を含んで構成される。放電の開始指令または停止指令は、昇圧ユニット２６に対する動作開始指令または動作停止指令であり、充電の開始指令または停止指令は、降圧ユニット２７に対する動作開始指令または動作停止指令である。
【００３７】
外部状況取得部４１は、外部充電電源１１が停電なく正常に動作中で、蓄電池集合体３０に充電を行うことができる状態にあるか否かと、外部放電負荷１２が動作のために蓄電池集合体３０からの電力供給を必要としているか否かが判断される。これらの判断は、適当な信号線で制御装置４０と外部充電電源１１及び外部放電負荷１２とを結び、外部充電電源１１の状態及び外部放電負荷１２の状態を取得することで行われる。一例を挙げると、現在が夜間であって、外部放電負荷１２が運転停止中の状態であること、外部充電電源１１は電力供給余力があり、例えば、２５０ｋＷの電力を２時間程度であれば供給可能な状態であること等を取得する。
【００３８】
蓄電池ユニット充放電状態取得部４２は、蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５のＳＯＣを取得する。例えば、蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５について、５列の蓄電池ユニット列のいずれもが充電を行っても過充電とならない程度にＳＯＣが低い状態であることを取得する。蓄電池ユニットのＳＯＣは、制御装置４０と各蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５を構成する蓄電池パック（ＢＰ）または素電池とを適当な信号線で結び、それぞれの蓄電池パック（ＢＰ）の端子間電圧、またはそれぞれの素電池の端子間電圧を取得し、これらから蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５のＳＯＣを推定して取得することで行われる。蓄電池パック（ＢＰ）の端子間電圧、または素電池の端子間電圧の取得に合わせて、あるいは代替して、これらを流れる電流を取得することもできる。また、蓄電池パック（ＢＰ）の温度、または素電池の温度を取得することもできる。
【００３９】
充放電指令送信部４３は、充放電指令として、充放電電力量をＰＣＳ１３に送信することで行われる。例えば、上記の場合「２５０ｋＷの電力を２時間充電せよ」の内容をＰＣＳ１３に送信することで、充放電指令が行われる。ここで、放電を行わせる場合は、上記のように、（放電電力量＝電力×時間）で表される放電電力量がＰＣＳ１３に送信される。電力量ではなく、電力値を充放電指令として与えることもでき、外部状況取得部４１により外部充電電源１１および外部放電負荷１２の状況をリアルタイムに取得し、状況に合わせて電力値を変えることもできる。
【００４０】
充電を行わせる場合は、充電初期はＰＣＳ１３に指令した充電電力値に応じた充電が行われるので、一定値の電力量が所定時間継続するように（充電電力量＝電力×時間）で表される充電電力量がＰＣＳ１３に送信される。充電が進んでＣＶ充電に移行すると、例えば、「蓄電池ユニット３１側の電圧が４１６Ｖとなるように充電を継続せよ」の内容がＤＣ／ＤＣコンバータ２１に送信される。４１６Ｖは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１に対する降圧出力電圧制限値である。このときに、ＤＣバスライン１４の電圧を、降圧制御電圧範囲の上限値よりも所定の値だけ高い一定値となるようにする一定電圧充電指令がＰＣＳ１３に送信される。上記の例では、降圧制御電圧範囲の上限値＝４５０Ｖであるので、一定電圧充電指令としては、４５０Ｖより１０Ｖだけ高い４６０Ｖを一定電圧充電指令の内容として、「ＤＣバスライン１４が４６０Ｖとなるように充電電流を制御せよ」の内容がＰＣＳ１３に送信される。
【００４１】
ＣＶ充電に移行するときに、ＤＣバスライン１４の電圧を降圧制御電圧範囲の上限値よりも高い値を維持するように制御するのは、ＰＣＳ１３にＤＣバスライン１４の電圧制御を行わせるためである。言い換えれば、ＰＣＳ１３は、一定電圧充電指令により、外部充電電源１１からＤＣバスライン１４へ流す電流量を調整し、ＤＣバスライン１４の電圧を予め定めた電圧に維持するように動作する。このとき、蓄電池ユニット３１のＣＶ充電制御に移行したＤＣ／ＤＣコンバータ２１を除く残りの４つのＤＣ／ＤＣコンバータ２２，２３，２４，２５は予め定めた一定充電電流値での定電流充電制御（ＣＣ充電制御）に移行する。５つの蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５のいずれかがＣＶ充電により充電電流値が絞られても、あるいは満充電となっても、ＰＣＳ１３が電流量を調整するため、他の蓄電池ユニットに対して、充電電流を変動させることなくＣＣ充電を継続させることができる。
【００４２】
仮に、ＣＶ充電に移行しても（充電電力量＝電力×時間）で表される充電電力量がＰＣＳ１３に送信され続けるとする。この場合、蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５のいずれかが満充電となると、充放電の開始停止指令送信部４４の機能によってその蓄電池ユニットは動作を停止するので、（充電電力量＝電力×時間）の全量が他の４つの蓄電池ユニットに集中する。
【００４３】
さらに、５つの蓄電池ユニットのうち４つが満充電となると、残りの１つに（充電電力量＝電力×時間）の全量が集中する。蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５のそれぞれには充電電流の上限値があり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５で充電電流を制限しているので、その制限値以上には充電電流を流すことができず、指令値である電力値を守るためにＤＣバスライン１４の電圧が降圧制御電圧範囲を超えて過電圧となる。ＤＣバスライン１４の電圧を降圧制御電圧範囲の上限値よりも所定値だけ高い一定電圧値である４６０Ｖを維持するように制御することで、ＰＣＳ１３は、外部充電電源１１からＤＣバスライン１４へ流す電流量を調整でき、その結果、例えば、残りの１つの蓄電池ユニットに（充電電力量=電力×時間）の全量が集中することを避けることができ、安全に充電を継続することができる。
【００４４】
充放電の開始停止指令送信部４４は、外部状況取得部４１によって取得された状況が蓄電池集合体３０に対する充放電が可能な状態であり、蓄電池ユニット充放電状態取得部４２によって取得されるＳＯＣが充放電を受け入れる状態であるときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５に対し、蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５を充放電開始させる指令を送信する。また、充放電が進行して、蓄電池ユニット充放電状態取得部４２によって取得されるＳＯＣがこれ以上の充放電を受け入れない状態となったときに、その蓄電池ユニットの動作を停止させる指令を送信する。より具体的には、蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５の放電動作の停止指令は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５の各昇圧ユニット２６に対する動作停止指令であり、蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５の充電動作の停止指令は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５の各降圧ユニット２７に対する動作停止指令である。
【００４５】
かかる機能は、制御装置４０においてソフトウェアを実行することで実現できる。具体的には、制御装置４０において充放電プログラムを実行することで実現できる。上記機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。
【００４６】
上記構成の作用について、図４から図１１を用いて説明する。これらの図は、図２の構成図を簡略化し、さらに、１つのＰＣＳ１３と５つのＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５の状態を紙面の上方側から下方側に向かって示した図である。ここでは、紙面の上方側から下方側に向かって順に、制御装置４０における外部状況取得部４１が取得した内容、蓄電池ユニット充放電状態取得部４２が取得した内容、充放電指令送信部４３によるＰＣＳ１３への指令内容、充放電の開始停止指令送信部４４による５つのＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５への指令内容、５つのＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５の制御内容を示した。
【００４７】
図４から図８は充電のときの状況を示す図で、図４は充電開始のとき、図５は１つの蓄電池ユニット３１の端子間電圧ＶBUが蓄電池パック（ＢＰ）の特性から規定される充電電圧制限値（降圧出力電圧制限値）に達してＣＶ放電に切り替わったとき、図６はさらに進んで全部の蓄電池ユニットの端子間電圧ＶBUが充電電圧制限値（降圧出力電圧制限値）に達したとき、図７はさらに進んで１つの蓄電池ユニット３１が満充電になったとき、図８は全ての蓄電池ユニットが満充電となって充電が終了したときの状況を示す図である。
【００４８】
充電処理が行われる一例として、夜間であって、外部放電負荷１２は運転を停止していて、蓄電池ユニットからの電力供給は不要であり、外部充電電源１１は余裕電力があり、２５０ｋＷで２ｈ程度の電力を供給可能であるとする。
【００４９】
図４は、充電開始のときの状態で、外部状況取得部４１により取得された状況は、上記のように、外部放電負荷１２に電力供給は不要であり、外部充電電源１１は２５０ｋＷで２ｈ程度の電力を供給可能である。蓄電池ユニット充放電状態取得部４２によって取得された状態は、５つの蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５のＳＯＣがいずれも充電可能な範囲にある。充電可能とは、充電がなされても過充電にはならない状態である。充放電指令送信部４３によるＰＣＳ１３への指令は「２５０ｋＷで２ｈ充電せよ」となる。充放電の開始停止指令送信部４４による５つのＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５への指令は、「充電開始せよ」（降圧ユニット２７の動作を開始せよ）というものである。なお、他の実施形態として、充放電指令送信部４３によるＰＣＳ１３への指令は、電圧制御として、「ＤＣバスライン１４の電圧を４６０Ｖの一定に維持し２ｈ充電せよ」としてもよい。
【００５０】
この場合、５つのＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５は、ＰＣＳ１３に指令した充電電力値に応じて、ＤＣバスライン１４の電圧が予め定めた降圧制御電圧範囲に入るように動作し、蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５に対し充電を行う。そこで蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５に対して２５０ｋＷで２時間充電させるために、ＰＣＳ１３は、外部充電電源１１の交流電力を、２時間の間、直流電力に変換する。
【００５１】
図５は、図４から充電処理が進んで、１つの蓄電池ユニット３１が蓄電池パック（ＢＰ）の特性から規定される充電電圧制限値（降圧出力電圧制限値）に達したときの制御を示す図である。ここでは、ＰＣＳ１３への指令が「ＤＣバスライン１４の電圧を４６０Ｖ一定に維持せよ」に変更され、蓄電池ユニット３１に対する充電制御がＣＶ充電制御に切り替わる。蓄電池ユニット３２，３３，３４，３５に対してはＣＣ充電制御に切り替わる。
【００５２】
図６は、図５から充電処理が更に進み、全ての蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５が蓄電池パック（ＢＰ）の特性から規定される充電電圧制限値（降圧出力電圧制限値）に達したときの制御を示す図である。ここでは、全ての蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５に対してＣＶ充電制御が行われる。
【００５３】
図７は、図６よりさらに充電処理が進み、１つの蓄電池ユニット３１が満充電に達したときの制御を示す図である。蓄電池ユニット充放電状態取得部４２はこの状態を取得し、これに基づき、充放電の開始停止指令送信部４４は、蓄電池ユニット３１を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ２１に対し、「充電停止」の指令（降圧ユニット２７の動作停止指令）を送信する。その他のＤＣ／ＤＣコンバータ２２，２３，２４，２５に対してはＣＶ充電制御を継続する。
【００５４】
図８は、図７よりもさらに充電処理が進み、全ての蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５が満充電に達したときの制御を示す図である。充放電の開始停止指令送信部４４の「充電停止」の指令は、全てのＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５に送信され、これによって、充電処理は終了する。このように、ＤＣバスライン１４を４６０Ｖの一定電圧値となるように制御することで、いずれの蓄電池ユニットも安全に充電でき、過電流、過電圧になることもなく、全ての蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５を満充電とすることができる。
【００５５】
図９から図１１は放電のときの状況を示す図で、図９は放電開始のとき、図１０は１つの蓄電池ユニット３１が放電終止となったとき、図１１は全ての蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５が放電終止となったときの状況を示す図である。
【００５６】
放電処理が行われる一例として、昼間であって、外部放電負荷１２の機械設備がフル運転状態となり、冷房装置をフル運転状態するには電力が不足し、２５０ｋＷで２ｈ程度の電力を供給する必要があるものとする。
【００５７】
図９は、放電開始のときの状態で、外部状況取得部４１により取得された状況は、上記のように、外部放電負荷１２に２５０ｋＷで２ｈ程度の電力供給が必要な状態である。蓄電池ユニット充放電状態取得部４２によって取得された状態は、５つの蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５のＳＯＣがいずれも放電可能な範囲にある。放電可能とは、放電がなされても過放電にはならない状態である。充放電指令送信部４３によるＰＣＳ１３への指令は「２５０ｋＷで２ｈ放電せよ」となる。充放電の開始停止指令送信部４４による５つのＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５への指令は、「放電開始せよ」（昇圧ユニット２６の動作を開始せよ）というものである。この場合、５つのＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５は、ＤＣバスライン１４の電圧が昇圧制御電圧範囲になるように放電制御を行う。
【００５８】
図１０は、図９から放電処理が進んで、１つの蓄電池ユニット３１が放電終止となったときの制御を示す図である。蓄電池ユニット充放電状態取得部４２はこの状態を取得し、これに基づき、充放電の開始停止指令送信部４４は、蓄電池ユニット３１を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ２１に対し、「放電停止」の指令（昇圧ユニット２６の動作停止指令）を送信する。他のＤＣ／ＤＣコンバータ２２，２３，２４，２５は、蓄電池ユニット３２，３３，３４，３５に対し放電制御を継続する。
【００５９】
このようになると、残りの４つの蓄電池ユニット３２，３３，３４，３５で放電を行うことになるので、放電可能な電力量が４／５に減少する。そこで、ＰＣＳ１３への指令が「２００ｋＷで２ｈの残り時間を放電せよ」に変更される。このように、放電可能な蓄電池ユニットの数に応じて放電指令の放電電力量が変更されるので、蓄電池ユニット３２，３３，３４，３５からの放電電流が過大になることがない。
【００６０】
図１１は、図１０よりもさらに放電処理が進み、全ての蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５が放電終止になったときの制御を示す図である。充放電の開始停止指令送信部４４の「放電停止」の指令は、全てのＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５に送信され、これによって、放電処理は終了する。このように、放電停止した蓄電池ユニットがあるときは、残りの放電可能な蓄電池ユニットの数に応じてＰＣＳ１３に対する放電電力量が変更されるので、いずれの蓄電池ユニットからの放電電流が過大になることもなく、全ての蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５について安全に放電を終止させることができる。
【００６１】
以上で充電制御と放電制御を説明した。充電も放電も行っていない充放電停止時においては、例えば、停電等で、重要設備等の外部放電負荷１２に対し直ちに電力を供給したいことが生じ得る。そこで、充放電停止時でも、ＰＣＳ１３の動作状態をスタンバイ状態とし、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１，２２，２３，２４，２５の各昇圧ユニット２６の動作状態もスタンバイ状態とする。スタンバイ状態とするための電力は、蓄電池ユニット３１，３２，３３，３４，３５から供給することができる。あるいはＤＣバスライン１４の側から供給するものとしてもよい。あるいは、外部充電電源１１にＵＰＳを介してＡＣ／ＤＣコンバータを接続し、ＡＣ／ＤＣコンバータから電力を供給してもよい。ＵＰＳを介することで停電時であっても継続してスタンバイ状態を維持するための電力を供給することができる。
【００６２】
制御装置４０は、外部充電電源１１と外部充電負荷１２の状況を取得する外部状況取得部４１の代わりに、例えば、午後２時から午後４時まで、２５０ｋＷで放電、午前１時から午前４時まで充電といったように、充放電スケジュール設定部を有するものとしてもよい。これにより、蓄電池集合体制御システム１０を、設定された充放電スケジュールに従って充放電運転することができる。
【００６３】
１つの蓄電池ユニットがＣＶ充電制御されるときに、ＰＣＳ１３に一定電圧充電指令を送信するものとしたが、充電開始状態からＰＣＳ１３に一定電圧充電指令を送信するものとしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０  蓄電池集合体制御システム、１１  外部充電電源、１２  外部放電負荷、
１３  ＰＣＳ（電力変換装置）、１４  ＤＣバスライン、２１，２２，２３，２４，２５  ＤＣ／ＤＣコンバータ、２６  昇圧ユニット、２７  降圧ユニット、３０    蓄電池集合体、３１，３２，３３，３４，３５  蓄電池ユニット、４０  制御装置、４１  外部状況取得部、４２  蓄電池ユニット充放電状態取得部、４３  充放電指令送信部、４４  充放電の開始停止指令送信部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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