(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置、負荷及び電力系統に、電力変換装置を介して接続された二次電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、
前記二次電池の電圧が、前記二次電池の充電率の運用幅の上限値に対応する電圧の上限値未満であり、かつ前記二次電池の充電率の運用幅の下限値に対応する電圧の下限値より大きい場合に、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすように充放電を行う通常時充放電制御部と、
前記二次電池の電圧が前記下限値以下である場合に、当該下限値と等しい電圧で前記二次電池の充放電を行う非常時充放電制御部と
を備え、
前記非常時充放電制御部が、
前記二次電池の充電率が前記下限値以下である場合において、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために放電が必要であり、かつ前記下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行うことができるときに、当該下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行い、
前記二次電池の充電率が前記下限値以下である場合において、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために放電が必要であり、かつ前記下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行うことができないときに、前記下限値と等しい電圧で前記二次電池への充電を行う
を備えることを特徴とする充放電制御装置。
【請求項２】
前記非常時充放電制御部は、
前記二次電池の充電率が前記上限値以上である場合において、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために充電が必要であるときに、当該上限値と等しい電圧で前記二次電池への充電を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
【請求項３】
発電装置、負荷及び電力系統に、電力変換装置を介して接続された二次電池の充放電を制御する充放電制御装置を用いた充放電制御方法であって、
通常時充放電制御部は、前記二次電池の電圧が前記二次電池の充電率の運用幅の上限値に対応する電圧の上限値未満であり、かつ前記二次電池の充電率の運用幅の下限値に対応する電圧の下限値より大きい場合に、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすように充放電を行い、
非常時充放電制御部は、前記二次電池の充電率が前記下限値以下である場合において、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために放電が必要であり、かつ前記下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行うことができるときに、当該下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行い、
前記非常時充放電制御部は、前記二次電池の充電率が前記下限値以下である場合において、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために放電が必要であり、かつ前記下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行うことができないときに、前記下限値と等しい電圧で前記二次電池への充電を行う
ことを特徴とする充放電制御方法。
【請求項４】
発電装置、負荷及び電力系統に、電力変換装置を介して接続された二次電池の充放電を制御する充放電制御装置を、
前記二次電池の電圧が、前記二次電池の充電率の運用幅の上限値に対応する電圧の上限値未満であり、かつ前記二次電池の充電率の運用幅の下限値に対応する電圧の下限値より大きい場合に、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすように充放電を行う通常時充放電制御部、
前記二次電池の電圧が前記下限値以下である場合に、当該下限値と等しい電圧で前記二次電池の充放電を行う非常時充放電制御部
として機能させ、
前記非常時充放電制御部が、
前記二次電池の充電率が前記下限値以下である場合において、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために放電が必要であり、かつ前記下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行うことができるときに、当該下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行い、
前記二次電池の充電率が前記下限値以下である場合において、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために放電が必要であり、かつ前記下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行うことができないときに、前記下限値と等しい電圧で前記二次電池への充電を行う
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置、負荷及び電力系統に、電力変換装置を介して接続された二次電池の充放電を制御する充放電制御装置、充放電制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電や小型風力発電などの自然エネルギーを用いて発電する発電装置の技術が進歩している。これに伴い、一般家庭においてこのような発電装置を設置し、発電した電力を家庭用負荷で消費したり、電力会社へ売電したりすることが行われている。
【０００３】
このような分散型電源が集中連携したコミュニティにおいては、電力系統への逆潮流によって電力系統の電圧が過剰に上昇するおそれや、電力系統の電力の変化量が過大となるおそれがある。逆潮流とは、発電装置によって生成された余剰電力が電力会社側に流れることをいう。
この問題の解決手段として、電力系統と発電装置とに接続される二次電池を設け、当該二次電池への充電を行うことで、電力系統へ出力する電力を制御することが提案されている。
【０００４】
二次電池により出力電力の制御をする場合、当該二次電池の安全性と寿命を確保するため、過充電及び過放電がされないよう制御することが重要となる。つまり、二次電池の充電率が所定の運用範囲内に収まるよう、充放電の制御を行う必要がある。特許文献１には、二次電池の過充電及び過放電を防ぐため、二次電池の充電率が所定の許容上限値または許容下限値に達した場合に、充放電を停止する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−７８３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
二次電池の充電率が変化すると、これに応じて当該二次電池の開放電圧も変化する。そのため、一般的に二次電池の電圧を用いて二次電池の充電率を算出している。また、充電率に代えて電圧を用いて二次電池の充放電の制御をすることもできる。しかしながら、二次電池には内部抵抗が存在し、充放電時に電圧降下が生じるため、充放電時と停止時とで二次電池の電圧は異なる値となる。
【０００７】
そのため、充放電制御装置が算出した充電率が所定の許容上限値または許容下限値に達したと判定して充放電を停止すると、電圧降下により、充放電制御装置が算出した充電率が許容上限値及び許容下限値を満たすこととなり、再度充放電が再開されることとなり、充放電の停止・再開が頻発するおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、二次電池の電圧降下に基づく充放電の停止・再開の頻発を防ぐ充放電制御装置、充放電制御方法、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、発電装置、負荷及び電力系統に、電力変換装置を介して接続された二次電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、前記二次電池の電圧が、前記二次電池の充電率の運用幅の上限値に対応する電圧の上限値未満であり、かつ前記二次電池の充電率の運用幅の下限値に対応する電圧の下限値より大きい場合に、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすように充放電を行う通常時充放電制御部と、前記二次電池の電圧が前記下限値以下である場合に、当該下限値と等しい電圧で前記二次電池の充放電を行う非常時充放電制御部とを備え、前記非常時充放電制御部が、前記二次電池の充電率が前記下限値以下である場合において、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために放電が必要であり、かつ前記下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行うことができるときに、当該下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行い、前記二次電池の充電率が前記下限値以下である場合において、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために放電が必要であり、かつ前記下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行うことができないときに、前記下限値と等しい電圧で前記二次電池への充電を行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明においては、前記非常時充放電制御部は、前記二次電池の電圧が前記上限値に達した場合において、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために充電が必要であるときに、当該上限値と等しい電圧で前記二次電池への充電を行う。
【００１４】
また、本発明は、発電装置、負荷及び電力系統に、電力変換装置を介して接続された二次電池の充放電を制御する充放電制御装置を用いた充放電制御方法であって、通常時充放電制御部は、前記二次電池の電圧が前記二次電池の充電率の運用幅の上限値に対応する電圧の上限値未満であり、かつ前記二次電池の充電率の運用幅の下限値に対応する電圧の下限値より大きい場合に、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすように充放電を行い、非常時充放電制御部は、前記二次電池の充電率が前記下限値以下である場合において、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために放電が必要であり、かつ前記下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行うことができるときに、当該下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行い、前記非常時充放電制御部は、前記二次電池の充電率が前記下限値以下である場合において、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために放電が必要であり、かつ前記下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行うことができないときに、前記下限値と等しい電圧で前記二次電池への充電を行うことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、発電装置、負荷及び電力系統に、電力変換装置を介して接続された二次電池の充放電を制御する充放電制御装置を、前記二次電池の電圧が、前記二次電池の充電率の運用幅の上限値に対応する電圧の上限値未満であり、かつ前記二次電池の充電率の運用幅の下限値に対応する電圧の下限値より大きい場合に、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすように充放電を行う通常時充放電制御部、前記二次電池の電圧が前記下限値以下である場合に、当該下限値と等しい電圧で前記二次電池の充放電を行う非常時充放電制御部として機能させ、前記非常時充放電制御部が、前記二次電池の充電率が前記下限値以下である場合において、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために放電が必要であり、かつ前記下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行うことができるときに、当該下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行い、前記二次電池の充電率が前記下限値以下である場合において、前記電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために放電が必要であり、かつ前記下限値と等しい電圧で前記二次電池の放電を行うことができないときに、前記下限値と等しい電圧で前記二次電池への充電を行うプログラムである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、二次電池の充電率（電圧）が所定の閾値に達した場合、充放電を停止せずに、定電圧での充放電を継続する。これにより、充放電の停止による電圧の変動が発生することを防ぐことができるため、充放電の停止・再開の頻発を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態による充放電制御装置を備える発電システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による充放電制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態による充放電制御装置の動作例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による充放電制御装置を備える発電システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による充放電制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】上限電力値及び下限電力値の算出方法を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による充放電制御装置の動作例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
《第１の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による充放電制御装置１５０を備える発電システムの構成を示す概略ブロック図である。
発電システムは、発電装置１１０、負荷１２０、電力変換装置１３０、二次電池１４０、充放電制御装置１５０を備える。
【００２１】
発電装置１１０は、太陽光発電や小型風力発電などの自然エネルギーを用いて発電を行う。また、発電装置１１０は、電力変換装置１３０、負荷１２０及び電力系統に接続され、電力変換装置１３０、負荷１２０及び電力系統に発電した電力を供給する。
負荷１２０は、発電装置１１０が発電した電力、二次電池１４０に充電された電力、または電力系統から供給された電力を消費する。
電力変換装置１３０は、発電装置１１０、負荷１２０及び電力系統に接続され、発電装置１１０が発電した電力を直流電力に変換し、また二次電池１４０が出力する電力を交流電力に変換する。なお、電力変換装置１３０は、二次電池１４０等の電力によって動作する。
二次電池１４０は、電力変換装置１３０が直流電力に変換した電力を充電し、また蓄積した電力を電力変換装置１３０に出力する。
充放電制御装置１５０は、発電装置１１０の発電電力、負荷１２０の消費電力及び電力系統に出力する電力の条件に基づいて二次電池１４０の充放電を制御する。電力系統に出力する電力の条件の例としては、例えば、電力系統に出力する電力を所定の目標値に等しくする制御（レベリング制御）、電力系統に出力する電力が目標値を超えないようにする制御（ピークカット制御）、電力系統に出力する電力の変化量を小さくする（平滑化制御）などが挙げられる。
【００２２】
次に、充放電制御装置１５０の構成について説明する。
充放電制御装置１５０は、発電電力測定部１５１、消費電力測定部１５２、目標充放電電力算出部１５３、電圧測定部１５４、通常時充放電制御部１５５、非常時充放電制御部１５６を備える。
発電電力測定部１５１は、発電装置１１０が発電した電力を測定する。
消費電力測定部１５２は、負荷１２０が消費する電力を測定する。
目標充放電電力算出部１５３は、電力系統へ出力すべき電力を算出し、発電電力測定部１５１が測定した発電電力から、消費電力測定部１５２が測定した電力及び電力系統へ出力すべき電力を減じた電力を算出する。なお、目標充放電電力算出部１５３は、上述したように、レベリング制御、ピークカット制御、平滑化制御などの条件に基づいて電力系統へ出力すべき電力を算出する。
電圧測定部１５４は、二次電池１４０の電圧を測定する。
通常時充放電制御部１５５は、二次電池１４０の電圧が所定の範囲内にある場合に、目標充放電電力算出部１５３が算出した電力で、二次電池１４０の充放電を行う。
非常時充放電制御部１５６は、二次電池１４０の電圧が所定の範囲を超える場合に、当該範囲の上限値または下限値と等しい電圧で、二次電池１４０の充放電を行う。
【００２３】
次に、充放電制御装置１５０の動作について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態による充放電制御装置１５０の動作を示すフローチャートである。
充放電制御装置１５０が起動すると、電圧測定部１５４は、二次電池１４０の電圧を測定する（ステップＳ１）。また、発電電力測定部１５１は、発電装置１１０が発電した電力を測定し、消費電力測定部１５２は、負荷１２０が消費する電力を測定する（ステップＳ２）。次に、目標充放電電力算出部１５３は、電力系統へ出力すべき電力を算出する（ステップＳ３）。なお、電力系統に出力する電力の条件がレベリング制御である場合、出力電力の目標値が、電力系統へ出力すべき電力となる。電力系統に出力する電力の条件がピークカット制御である場合、ピークカットの下限値から上限値までの電力が、電力系統へ出力すべき電力となる。電力系統に出力する電力の条件が平滑化制御である場合、過去の出力電力に対して一次遅れや移動平均の計算を行って得られる電力が、電力系統へ出力すべき電力となる。
【００２４】
次に、目標充放電電力算出部１５３は、発電電力測定部１５１が測定した電力から、消費電力測定部１５２が測定した電力、及びステップＳ３で測定した電力系統に出力すべき電力を減じた電力を、目標充放電電力として算出する（ステップＳ４）。すなわち、当該目標充放電電力を二次電池１４０に充放電した場合、電力系統に出力する電力は、ステップＳ３で目標充放電電力算出部１５３が算出した電力となる。
【００２５】
次に、目標充放電電力算出部１５３は、算出した目標充放電電力が０以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。目標充放電電力が正値であるということは、二次電池１４０の充電が必要であることを示す。また、目標充放電電力が負値であるということは、二次電池１４０の放電が必要であることを示す。また、目標充放電電力が０であるということは、二次電池１４０の充放電が不要であることを示すが、本実施形態では、二次電池１４０の電圧の変化を防ぐため、電力０での充電を行う。
【００２６】
目標充放電電力算出部１５３が、目標充放電電力が０以上であるかと判定した場合（ステップＳ５：正）、通常時充放電制御部１５５は、ステップＳ１で電圧測定部１５４が測定した電圧が、二次電池１４０の充電率の運用上限値に対応する開放電圧である上限電圧に達しているか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００２７】
電圧測定部１５４が測定した電圧が上限電圧未満である場合、つまり通常時充放電制御部１５５が二次電池１４０の電圧が上限電圧に達していないと判定した場合（ステップＳ６：ＮＯ）、通常時充放電制御部１５５は、ステップＳ４で目標充放電電力算出部１５３が算出した目標充放電電力の絶対値が示す電力で、二次電池１４０を充電するよう、電力変換装置１３０を制御する（ステップＳ７）。
【００２８】
他方、電圧測定部１５４が測定した電圧が上限電圧以上である場合、つまり通常時充放電制御部１５５が二次電池１４０の電圧が上限電圧に達したと判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、非常時充放電制御部１５６は、上限電圧と等しい電圧で、二次電池１４０を充電するよう、電力変換装置１３０を制御する（ステップＳ８）。これにより、二次電池１４０の充電率が運用上限値となったときに定電圧充電により二次電池１４０に絶えず電力を供給することで、充放電の頻発を防ぐことができる。なお、本実施形態において定電圧充電とは、二次電池１４０へ入力する直流電力の電圧が一定の状態となるように充電することである。
【００２９】
他方、ステップＳ５において、目標充放電電力算出部１５３が、目標充放電電力が負値であるかと判定した場合（ステップＳ５：ＮＯ）、通常時充放電制御部１５５は、ステップＳ１で電圧測定部１５４が測定した電圧が、二次電池１４０の充電率の運用下限値に対応する開放電圧である下限電圧に達しているか否かを判定する（ステップＳ９）。
【００３０】
電圧測定部１５４が測定した電圧が下限電圧より大きい場合、つまり通常時充放電制御部１５５が二次電池１４０の電圧が下限電圧に達していないと判定した場合（ステップＳ９：ＮＯ）、通常時充放電制御部１５５は、ステップＳ４で目標充放電電力算出部１５３が算出した目標充放電電力の絶対値が示す電力で、二次電池１４０を放電するよう、電力変換装置１３０を制御する（ステップＳ１０）。
【００３１】
他方、電圧測定部１５４が測定した電圧が下限電圧以下である場合、つまり通常時充放電制御部１５５が二次電池１４０の電圧が下限電圧に達したと判定した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、非常時充放電制御部１５６は、二次電池１４０の電圧を下限電圧で維持することができるか否かを判定する（ステップＳ１１）。非常時充放電制御部１５６は、二次電池１４０の電圧を下限電圧で維持することができると判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、非常時充放電制御部１５６は、下限電圧と等しい電圧で二次電池１４０を放電するよう、電力変換装置１３０を制御する（ステップＳ１２）。なお、二次電池１４０は電力変換装置１３０を動作させる電力を供給するため、当該定電圧放電を継続すると、二次電池１４０の電圧が下限電圧を維持できなくなる。なお、本実施形態において定電圧放電とは、二次電池１４０が出力する直流電力の電圧が一定の状態となるように放電することである。
【００３２】
そこで、ステップＳ１１において二次電池１４０の電圧を下限電圧で維持することができないと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、非常時充放電制御部１５６は、下限電圧と等しい電圧で、二次電池１４０を充電するよう、電力変換装置１３０を制御する（ステップＳ１３）。これにより、二次電池１４０の電圧を下限電圧で維持することができる。つまり、二次電池１４０の充電率が運用下限値を下回らないよう制御することができる。
【００３３】
図３は、本発明の第１の実施形態による充放電制御装置１５０の動作例を示す図である。
以下、図３を用いながら、充放電制御装置１５０の具体的な動作について説明する。
図３（Ａ）に示すように、時刻ｔ１において、発電電力が消費電力を上回るため、目標充放電電力が正数になる。つまり、電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために二次電池１４０の充電が必要な状態になる。このとき、二次電池１４０の電圧は図３（Ｂ）に示すように、上限電圧及び下限電圧に達していない。そのため、通常時充放電制御部１５５は、図３（Ｃ）に示すように、目標充放電電力に従って二次電池１４０を充電するように電力変換装置１３０を制御する。
【００３４】
その後、時刻ｔ２になると、二次電池１４０の電圧は図３（Ｂ）に示すように、上限電圧に達する。そのため、非常時充放電制御部１５６は、図３（Ｂ）に示すように、上限電圧と等しい電圧での定電圧充電をするよう電力変換装置１３０を制御する。このとき、二次電池１４０に入力される電力は徐々に減少し、途中で電力が０になる。
【００３５】
その後、時刻ｔ３になると、図３（Ａ）に示すように、消費電力が発電電力を上回るため、目標充放電電力が負数になる。つまり、電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために二次電池１４０の放電が必要な状態になる。このとき、二次電池１４０の電圧は図３（Ｂ）に示すように下限電圧に達していない。そのため、通常時充放電制御部１５５は、図３（Ｃ）に示すように、目標充放電電力に従って二次電池１４０を放電するように電力変換装置１３０を制御する。
【００３６】
その後、時刻ｔ４になると、二次電池１４０の電圧は図３（Ｂ）に示すように、下限電圧に達する。そのため、非常時充放電制御部１５６は、図３（Ｂ）に示すように、下限電圧と等しい電圧での定電圧放電をするよう電力変換装置１３０を制御する。このとき、二次電池１４０から出力される電力は徐々に減少し、時刻ｔ５で電力が０になる。定電圧放電による放電電力が０になると、以降、電力変換装置１３０の動作のための電力が二次電池１４０から供給されるため、二次電池１４０の出力電圧を下限電圧で維持することができなくなる。そのため、非常時充放電制御部１５６は、下限電圧と等しい電圧での定電圧充電をするよう電力変換装置１３０の制御を切り替える。
【００３７】
その後、時刻ｔ６になると、図３（Ａ）に示すように、発電電力が消費電力を上回るため、目標充放電電力が正数になり、通常時充放電制御部１５５は、図３（Ｃ）に示すように、目標充放電電力に従って二次電池１４０を充電するように電力変換装置１３０を制御する。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、充放電制御装置１５０は、二次電池１４０の電圧が所定の閾値（上限電圧・下限電圧）に達した場合に、二次電池１４０の充放電を停止せずに、当該閾値と等しい電圧で二次電池１４０の充放電を行う。そのため、二次電池１４０の通電の有無による電圧の変化を生じさせずに、電圧に基づいて二次電池１４０の充放電の制御を行うことができる。これにより、二次電池１４０の電圧降下に基づく充放電の停止・再開の頻発を防ぐことができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、充放電制御装置１５０は、二次電池１４０の電圧が上限電圧に達した場合において、電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために二次電池１４０の充電が必要であるときに、当該上限電圧と等しい電圧で二次電池１４０の充電を行う。他方、充放電制御装置１５０は、二次電池１４０の電圧が下限電圧に達した場合において、電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために二次電池１４０の放電が必要であるときに、当該下限電圧と等しい電圧で二次電池１４０の放電を行う。これにより、当該電圧で充放電できる限度まで電池容量を利用することができる。すなわち本実施形態による充放電制御装置１５０を用いることで、発電電力の有効利用を図ることができる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、充放電制御装置１５０は、定電圧放電により電圧を維持することができなくなったときに、二次電池１４０を定電圧充電する。これにより、電池電圧が運用下限値を下回ることなく、来るべき充電機会を待つことができる。
【００４１】
以上、図面を参照してこの発明の第１の実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では、二次電池１４０の電圧に基づいて充放電制御を行う場合について説明したが、これに限られず、例えば二次電池１４０の電圧から充電率を推定し、当該充電率に基づいて充放電制御を行っても良い。
【００４２】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態による充放電制御装置１５０を備える発電システムの構成を示す概略ブロック図である。
第１の実施形態による充放電制御装置１５０は、二次電池１４０の電圧が所定の閾値に達した場合に、当該閾値と等しい電圧で二次電池１４０の充放電を行うものである。他方、第２の実施形態による充放電制御装置１５０は、二次電池１４０の充電率が所定の閾値（運用上限値・運用下限値）に達した場合に、電力０で二次電池１４０の充放電を行う。
【００４３】
第１の実施形態による充放電制御装置１５０は、第１の実施形態の電圧測定部１５４に代えて充電率推定部１５７を備え、新たに上下限算出部１５８を備える。また、各処理部の動作も第１の実施形態と異なる。
充電率推定部１５７は、二次電池１４０の電圧に基づいて二次電池１４０の充電率を推定する。
上下限算出部１５８は、二次電池１４０の充電率と、充電率の運用幅の上限値及び下限値に基づいて二次電池１４０への充放電を許可する電力の上限値（上限電力値）及び下限値（下限電力値）を算出する。
【００４４】
次に、第２の実施形態による充放電制御装置１５０の動作について説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態による充放電制御装置１５０の動作を示すフローチャートである。
充放電制御装置１５０が起動すると、充電率推定部１５７は、二次電池１４０の電圧を測定し、当該電圧に基づいて二次電池１４０の充電率を推定する（ステップＳ１１）。次に、上下限算出部１５８は、充電率推定部１５７が推定した充電率と、充電率の運用上限値及び運用下限値とに基づいて、上限電力値及び下限電力値を算出する（ステップＳ１２）。
【００４５】
図６は、上限電力値及び下限電力値の算出方法を示す図である。
上下限算出部１５８は、図６に示すように、充電率推定部１５７が推定した充電率から運用上限値を減じた値に所定のゲインＧ１を乗じることで、上限電力値を算出する。他方、上下限算出部１５８は、充電率推定部１５７が推定した充電率から運用下限値を減じた値に所定のゲインＧ２を乗じることで、下限電力値を算出する。
【００４６】
次に、発電電力測定部１５１は、発電装置１１０が発電した電力を測定し、消費電力測定部１５２は、負荷１２０が消費する電力を測定する（ステップＳ１３）。次に、目標充放電電力算出部１５３は、電力系統へ出力すべき電力を算出する（ステップＳ１４）。
次に、目標充放電電力算出部１５３は、発電電力測定部１５１が測定した電力から、消費電力測定部１５２が測定した電力、及びステップＳ３で測定した電力系統に出力すべき電力を減じた電力を、目標充放電電力として算出する（ステップＳ１５）。
【００４７】
次に、非常時充放電制御部１５６は、目標充放電電力算出部１５３が算出した目標充放電電力が、上下限算出部１５８が算出した上限電力値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。非常時充放電制御部１５６は、目標充放電電力が上限電力値を超えていると判定した場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、上限電力値が正数であるか、負数であるか、または０であるかを判定する（ステップＳ１７）。
【００４８】
非常時充放電制御部１５６は、上限電力値が正数であると判定した場合（ステップＳ１７：正）、当該上限電力値の絶対値が示す電力で、二次電池１４０を充電するよう、電力変換装置１３０を制御する（ステップＳ１８）。これにより、二次電池１４０の充電率が運用上限値に近づくほど、徐々に二次電池１４０に充電する電力を小さくすることができる。充電する電力を小さくすることで充電率推定部１５７の演算精度が向上させることができ、これにより、演算誤差により現在の充電率が運用上限値を超える可能性を低減させることができる。なお、目標充放電電力が上限電力値より大きく、かつ上限電力値が正数であるということは、目標充放電電力は正数である。したがって、ステップＳ１８の処理が実行されるときは、すなわち電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために充電が必要であるときである。
【００４９】
また、非常時充放電制御部１５６は、上限電力値が０であると判定した場合（ステップＳ１７：０）、電力０で二次電池１４０を充電するよう、電力変換装置１３０を制御する（ステップＳ１９）。上限電力値が０であるということは、充電率推定部１５７が推定した充電率と運用上限値とが一致していることを示す。したがって、電力０で充電を行うことで二次電池１４０の充電率が運用上限値を超えないよう制御し、かつ充放電の停止による電圧の変化の発生を防ぐことができる。なお、目標充放電電力が上限電力値より大きく、かつ上限電力値が０であるということは、目標充放電電力は正数である。したがって、ステップＳ１９の処理が実行されるときは、すなわち電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために充電が必要であるときである。
【００５０】
他方、非常時充放電制御部１５６は、上限電力値が負数であると判定した場合（ステップＳ１７：負）、当該上限電力値の絶対値が示す電力で、二次電池１４０を放電するよう、電力変換装置１３０を制御する（ステップＳ２０）。上限電力値が負数であるということは、充電率推定部１５７が推定した充電率が運用上限値を超えていることを示す。本実施形態による充放電制御装置１５０によれば、ステップＳ１８、ステップＳ１９で示したように、二次電池１４０の充電率が運用上限値を超えないよう制御することができるが、仮に二次電池１４０の充電率が運用上限値を超えたとしても、ステップＳ２０の処理により、二次電池１４０の充電率が運用上限値以下になるよう制御することができる。なお、ステップＳ２０の処理により放電がされた場合、以降の処理において、非常時充放電制御部１５６は、二次電池１４０の充電率が運用上限値より低い充電率である復帰上限値を下回るまで、放電を継続するよう制御する。これにより、二次電池１４０の充放電の頻発を防ぐことができる。
【００５１】
ステップＳ１６で非常時充放電制御部１５６が、目標充放電電力が上限電力値以下であると判定した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、非常時充放電制御部１５６は、目標充放電電力が下限電力値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。非常時充放電制御部１５６が、目標充放電電力が下限電力値未満であると判定した場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、下限電力値が正数であるか、負数であるか、または０であるかを判定する（ステップＳ２２）。
【００５２】
非常時充放電制御部１５６は、下限電力値が負数であると判定した場合（ステップＳ２２：負）、当該下限電力値の絶対値が示す電力で、二次電池１４０を放電するよう、電力変換装置１３０を制御する（ステップＳ２３）。これにより、二次電池１４０の充電率が運用下限値に近づくほど、徐々に二次電池１４０が放電する電力を小さくすることができる。放電する電力を小さくすることで充電率推定部１５７の演算精度が向上させることができ、これにより、演算誤差により現在の充電率が運用下限値を下回る可能性を低減させることができる。なお、目標充放電電力が下限電力値より小さく、かつ下限電力値が負数であるということは、目標充放電電力は負数である。したがって、ステップＳ２３の処理が実行されるときは、すなわち電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために放電が必要であるときである。
【００５３】
また、非常時充放電制御部１５６は、下限電力値が０であると判定した場合（ステップＳ２２：０）、電力０で二次電池１４０を放電するよう、電力変換装置１３０を制御する（ステップＳ２４）。下限電力値が０であるということは、充電率推定部１５７が推定した充電率と運用下限値とが一致していることを示す。したがって、電力０で放電を行うことで二次電池１４０の充電率が運用下限値を下回らないよう制御し、かつ充放電の停止による電圧の変化の発生を防ぐことができる。なお、目標充放電電力が下限電力値より小さく、かつ下限電力値が０であるということは、目標充放電電力は負数である。したがって、ステップＳ２４の処理が実行されるときは、すなわち電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために放電が必要であるときである。
【００５４】
他方、非常時充放電制御部１５６は、上限電力値が正数であると判定した場合（ステップＳ２２：正）、当該下限電力値の絶対値が示す電力で、二次電池１４０を充電するよう、電力変換装置１３０を制御する（ステップＳ２５）。下限電力値が負数であるということは、充電率推定部１５７が推定した充電率が運用下限値を超えていることを示す。本実施形態による充放電制御装置１５０によれば、ステップＳ２３、ステップＳ２４で示したように、二次電池１４０の充電率が運用下限値を下回らないよう制御することができるが、二次電池１４０は電力変換装置１３０を動作させる電力を供給するため、ステップＳ２４による放電を継続すると、二次電池１４０の充電率が運用下限値を維持できなくなる。本実施形態では、二次電池１４０の充電率が運用下限値を下回ったとしても、ステップＳ２５の処理により、二次電池１４０の充電率が運用下限値以上になるよう制御することができる。なお、ステップＳ２５の処理により充電がされた場合、以降の処理において、非常時充放電制御部１５６は、二次電池１４０の充電率が運用下限値より高い充電率である復帰下限値を超えるまで、充電を継続するよう制御する。これにより、二次電池１４０の充放電の頻発を防ぐことができる。
【００５５】
ステップＳ２１で非常時充放電制御部１５６が、目標充放電電力が下限電力値以上であると判定した場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、通常時充放電制御部１５５は、目標充放電電力が０以上であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。通常時充放電制御部１５５は、目標充放電電力が０以上であると判定した場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、目標充放電電力の絶対値で、二次電池１４０を充電するよう、電力変換装置１３０を制御する（ステップＳ２７）。他方、通常時充放電制御部１５５は、目標充放電電力が０未満であると判定した場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、目標充放電電力の絶対値で、二次電池１４０を放電するよう、電力変換装置１３０を制御する（ステップＳ２８）。これにより、目標充放電電力が上限電力値または下限電力値に達していない場合、目標充放電電力で二次電池１４０の充放電を行う。
【００５６】
図７は、本発明の第２の実施形態による充放電制御装置１５０の動作例を示す図である。
以下、図７を用いながら、充放電制御装置１５０の具体的な動作について説明する。
図７（Ａ）に示すように、時刻ｔ１において、発電電力が消費電力を上回るため、目標充放電電力が正数になる。つまり、電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために二次電池１４０の充電が必要な状態になる。このとき、二次電池１４０の充電率は図７（Ｂ）に示すように、運用上限値及び運用下限値に達していない。そのため、通常時充放電制御部１５５は、図７（Ｃ）に示すように、目標充放電電力に従って二次電池１４０を充電するように電力変換装置１３０を制御する。
【００５７】
その後、時刻ｔ２になり、目標充放電電力が上限電力値に達すると、非常時充放電制御部１５６は、図７（Ｃ）に示すように、上限電力値の絶対値で二次電池１４０の充電をするよう電力変換装置１３０を制御する。その後、二次電池１４０の充電率が運用上限値に達すると、電力０での充電を行うよう電力変換装置１３０を制御するが、時刻ｔ３で図７（Ｂ）に示すように、二次電池１４０の充電率が運用上限値を超えると、上限電力値が負数になり、図７（Ｃ）に示すように二次電池１４０の放電がなされることとなる。これにより、時刻ｔ４で、図７（Ｂ）に示すように二次電池１４０の充電率が運用上限値に等しくなる。以降、電力０での充電を行うよう、電力変換装置１３０を制御する。
【００５８】
その後、時刻ｔ５になると、図７（Ａ）に示すように、消費電力が発電電力を上回るため、目標充放電電力が負数になる。つまり、電力系統と送受電する電力が所定の条件を満たすために二次電池１４０の放電が必要な状態になる。このとき、二次電池１４０の充電率は図７（Ｂ）に示すように運用下限値に達していない。そのため、通常時充放電制御部１５５は、図７（Ｃ）に示すように、目標充放電電力に従って二次電池１４０を充放電するように電力変換装置１３０を制御する。
【００５９】
その後、時刻ｔ６になり、目標充放電電力が下限電力値に達すると、非常時充放電制御部１５６は、図７（Ｃ）に示すように、下限電力値の絶対値で二次電池１４０の放電をするよう電力変換装置１３０を制御する。その後、時刻ｔ７になると、二次電池１４０の充電率は図７（Ｂ）に示すように、運用下限値に達する。そのため、非常時充放電制御部１５６は、図７（Ｃ）に示すように、電力０で二次電池１４０を放電するよう電力変換装置１３０を制御する。以降、電力変換装置１３０の動作のための電力が二次電池１４０から供給されるため、時刻ｔ８で、二次電池１４０の充電率を運用下限値で維持することができなくなる。このとき、下限電力値が正数となるため、非常時充放電制御部１５６は、下限電力値の絶対値で二次電池１４０を充電するよう電力変換装置１３０の制御を切り替える。これにより、二次電池１４０の充電率を運用下限値まで引き上げることができる。
【００６０】
その後、時刻ｔ９になると、図７（Ａ）に示すように、発電電力が消費電力を上回るため、目標充放電電力が正数になり、通常時充放電制御部１５５は、図７（Ｃ）に示すように、目標充放電電力に従って二次電池１４０を充放電するように電力変換装置１３０を制御する。
【００６１】
このように、本実施形態によれば、充放電制御装置１５０は、二次電池１４０の充電率が所定の閾値（運用上限値・運用下限値）に達した場合に、二次電池１４０の充放電を停止せずに、電力０で二次電池１４０の充放電を行う。そのため、二次電池１４０の通電の有無による電圧の変化を生じさせずに、電圧に基づいて二次電池１４０の充放電の制御を行うことができる。これにより、二次電池１４０の充電率の算出誤りを防ぎ、ひいては充放電の停止・再開の頻発を防ぐことができる。
【００６２】
以上、図面を参照してこの発明の第１の実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【００６３】
上述の充放電制御装置１５０は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。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。
【００６４】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００６５】
１１０…発電装置  １２０…負荷  １３０…電力変換装置  １４０…二次電池  １５０…充放電制御装置  １５１…発電電力測定部  １５２…消費電力測定部  １５３…目標充放電電力算出部  １５４…電圧測定部  １５５…通常時充放電制御部  １５６…非常時充放電制御部  １５７…充電率推定部  １５８…上下限算出部
【図１】
0005701236.tif 000002
【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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