(57)【要約】［課題］運用環境に適合した模擬信号を生成することを目的とする。［解決手段］本発明の一態様としての模擬信号生成装置は、蓄電池システムの充放電条件を取得する充放電条件取得部と、蓄電池システムの複数の充放電信号特徴量を取得する信号特徴量取得部と、複数の充放電信号特徴量に基づき、複数の充放電信号特徴量のそれぞれを有する複数の特徴信号を生成する特徴信号生成処理部と、複数の特徴信号を合成して、蓄電池システムに与える充放電の指令信号である模擬信号を生成する模擬信号生成部とを備える。
2016203587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池システムの充放電条件を取得する充放電条件取得部と、
前記蓄電池システムへの複数の充放電信号特徴量を取得する信号特徴量取得部と、
前記複数の充放電信号特徴量に基づき、前記複数の充放電信号特徴量のそれぞれを有する複数の特徴信号を生成する特徴信号生成処理部と、
前記複数の特徴信号を合成して、前記蓄電池システムに与える充放電の指令信号である模擬信号を生成する模擬信号生成部と
を備えた模擬信号生成装置。
【請求項２】
少なくとも１つの他の蓄電池システムで計測された複数の充放電信号の中から、前記蓄電池システムの運用条件を満たす充放電信号を取得する信号データ取得部と、
前記信号データ取得部で取得された充放電信号から前記充放電信号特徴量を抽出する信号特徴量抽出部と
をさらに備えた請求項１に記載の模擬信号生成装置。
【請求項３】
前記信号特徴量抽出部は、前記充放電信号特徴量として、前記充放電信号の周波数スペクトルおよび位相スペクトルに関する情報を抽出する
請求項２に記載の模擬信号生成装置。
【請求項４】
前記複数の充放電信号特徴量は、確率密度関数に関する情報、周波数スペクトル密度に関する情報、前記蓄電池システムの用途に関する情報、平均および分散の少なくとも一方に関する情報のうち任意の複数を含む
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の模擬信号生成装置。
【請求項５】
前記蓄電池システムの充放電条件に基づく信号の一様分布またはガウス分布を用いて乱数により前記信号を発生させ、発生させた信号を合成することで前記複数の特徴信号の一つである基本信号を生成する模擬基本信号生成部
をさらに備えた請求項１ないし４のいずれか一項に記載の模擬信号生成装置。
【請求項６】
前記蓄電池システムが前記模擬信号に従い充放電を行った際に計測された充放電計測データを取得する蓄電池応答取得部と、
前記充放電計測データの特性を評価する応答特性評価部と、
前記応答特性評価部の評価結果に応じて、前記模擬信号を補正する模擬信号補正部と
をさらに備えた請求項１ないし５のいずれか一項に記載の模擬信号生成装置。
【請求項７】
前記応答特性評価部は、前記充放電計測データが前記蓄電池システムの運用時に課せられる条件である運用条件に合致するかを判断し、
前記模擬信号補正部は、前記充放電計測データが前記運用条件に合致しない場合に、前記模擬信号を補正する
請求項６に記載の模擬信号生成装置。
【請求項８】
蓄電池システムの充放電条件を取得する充放電条件取得ステップと、
蓄電池システムへの複数の充放電信号特徴量を取得する信号特徴量取得ステップと、
前記複数の充放電信号特徴量に基づき、前記複数の充放電信号特徴量のそれぞれを有する複数の特徴信号を生成する特徴信号生成処理ステップと、
前記複数の特徴信号を合成して、前記蓄電池システムに与える充放電の指令信号である模擬信号を生成する模擬信号生成ステップと
を備えた模擬信号生成方法。
【請求項９】
蓄電池システムの充放電条件を取得する充放電条件取得ステップと、
蓄電池システムへの複数の充放電信号特徴量を取得する信号特徴量取得ステップと、
前記複数の充放電信号特徴量に基づき、前記複数の充放電信号特徴量のそれぞれを有する複数の特徴信号を生成する特徴信号生成処理ステップと、
前記複数の特徴信号を合成して、前記蓄電池システムに与える充放電の指令信号である模擬信号を生成する模擬信号生成ステップと
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、模擬信号生成装置、模擬信号生成方法、およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
定置用大型蓄電池システム（ＥＳＳ：ＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｇｅＳｙｓｔｅｍ）は、電力系統または工場やビル等のローカル系統における電力の安定化や、周波数変動の抑制など、電力品質を向上に用いられることができる。また、需要家のピーク使用時に電力を放電したり、余剰電力を充電したりする充放電機能を備えている。このような蓄電システムは、今後の市場の拡大が期待されている。【０００３】
蓄電池システムは、運用開始前に、所定の性能を満たすかを試す性能試験が行われる。性能試験では、実運用環境を想定した充放電指令値が与えられる。一般的に、試験時に付与される充放電指令値は、既存のデータ、定電流、もしくは正弦波、矩形波、三角波などを組合せた模擬信号が用いられるが、できる限り実際の運用環境を反映した値が望ましい。電池の特性、寿命、安全性等が運用環境に大きく依存するため、実際の運用環境の反映が不十分だと、試験結果に基づくカスタマイズや安全策の効果が乏しくなる。また、正確な試験結果を得ることにより、電池の交換時期などを高精度に予測でき、予め対応計画を見積もることができる。【０００４】
実際に運用中の充放電指令値は、蓄電池システムの様々な用途ごとの充放電指令の重ね合わせとなる。したがって、実際の充放電指令値は、蓄電池システムの接続先の系統の様々な環境要因に依存し、非常に複雑なものとなる。そのため、運用試験において、運用環境と酷似する充放電指令値を生成することは、困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６８３７５３号公報
【特許文献２】特許第４６９７１０５号公報
【特許文献３】特許第５４９８４１４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】International Electrotechincal Commission Market Strategy Board、 Electrical Energy Storage White Paper、December 2011、p.10-p.14、インターネット<URL:http://www.iec.ch/whitepaper/pdf/iecWP-energystorage-LR-en.pdf>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態は、運用環境に適合した模擬信号を生成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様としての模擬信号生成装置は、蓄電池システムの充放電条件を取得する充放電条件取得部と、蓄電池システムの複数の充放電信号特徴量を取得する信号特徴量取得部と、複数の充放電信号特徴量に基づき、複数の充放電信号特徴量のそれぞれを有する複数の特徴信号を生成する特徴信号生成処理部と、複数の特徴信号を合成して、蓄電池システムに与える充放電の指令信号である模擬信号を生成する模擬信号生成部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る模擬信号生成装置の概略構成の一例を示すブロック図。
【図２】日負荷曲線の一例を示す図。
【図３】蓄電池システムの用途、および当該用途ごとの発令頻度と充放電の持続時間の分布を示す図。
【図４】ＦＦＴおよび逆ＦＦＴによる模擬信号生成のフローチャート。
【図５】基本信号を用いた模擬信号生成のフローチャート。
【図６】重畳模擬信号生成のフローチャート。
【図７】第２の実施形態に係る模擬信号生成装置の概略構成の一例を示すブロック図。
【図８】フィードバック処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る模擬信号生成装置の概略構成の一例を示すブロック図である。模擬信号生成装置１００は、信号データ取得部１０１と、信号特徴量抽出部１０２と、信号特徴量取得部１０３と、Ｎ個（Ｎは１つ以上の整数）の特徴信号生成部１０４を含む特徴信号生成処理部１１１と、充放電条件取得部１０５と、模擬基本信号生成部１０６と、模擬信号合成部１０７と、模擬信号調整部１０８と、模擬信号出力部１０９とを備える。
【００１２】
模擬信号生成装置１００は、蓄電池システム２０１と、信号データ格納部３０１と、信号特徴量格納部３０２と、定格情報格納部３０３と接続される。
【００１３】
模擬信号生成装置１００は、蓄電池システム２０１に与える模擬信号を生成するものである。模擬信号は、電力と時間との関係で表される信号であり、蓄電池システム２０１に充放電を行わせるための指令信号（充放電指令値）として用いられる。ここでは、蓄電池システム２０１が実際の運用のために設置される前の蓄電池システム全体の運用試験にて、生成された模擬信号を充放電指令値として用いることを想定している。
【００１４】
生成される模擬信号は、蓄電池システム２０１の想定運用環境での充放電指令値と同じ特徴を持ちつつ、任意のデータ長で生成される。生成方法については、後述する。
【００１５】
蓄電池システム２０１は、模擬信号生成装置１００により生成された模擬信号に基づき、接続されている電力系統に対し、充放電を行う。充放電により、蓄電池システム２０１内部におけるインバータと電池パックとの相互作用、インバータの動作に伴って発生するノイズ電流などについて、調べることができる。行った充放電に関するデータ（充放電計測データ）は、信号データ格納部３０１に送られる。充放電計測データには電圧、電流、蓄電池の温度などの情報が含まれる。充放電計測データを模擬信号生成装置１００にフィードバックして、模擬信号の精度向上に用いることもできる。
【００１６】
信号データ格納部３０１は、過去に生成された模擬信号や、運用中の他の蓄電池システムの充放電計測データなどの信号データを格納する。信号データは、時系列な信号に関するデータである。時間ｔ（ｔは０以上の数）における信号データＳ（ｔ）は、データ数ｎ個（ｎは１以上の整数）の集合であり、次式のように表される。
【数１】
2016203587.tif 000003
Ｔはサンプリング周期であり、ｓ（ｎＴ）は、時刻ｎＴにおける電力値を表す。
【００１７】
信号特徴量格納部３０２は、模擬信号の生成に利用する、蓄電池システムへの充放電信号特徴量あるいは制御信号特徴量（以下、「信号特徴量」という。）を格納する。信号特徴量は、生成しようとする模擬信号に関する統計的な情報や、当該模擬信号を与える蓄電池システム２０１に関する利用情報が用いられる。
【００１８】
統計的な情報としては、確率密度関数（ＰＤＦ：Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）や周波数スペクトル密度（ＰＳＤ：Ｐｏｗｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）などに関する情報がある。例えば、確率密度関数における平均値、分散値、歪度、尖度、扁平度など、および周波数スペクトルにおける各周波数の振幅、位相などが特徴量として用いられる。
【００１９】
蓄電池システム２０１に関する利用情報としては、例えば、蓄電池システム２０１の用途、当該用途の割合などがある。用途としては、周波数調整、電圧調整、ピークシフト、予備力確保などがある。用途の割合は、全体に対する各用途の実行時間または実行回数またはこれらの両方の割合などがある。各用途が利用不可の場合は、当該割合は０としてもよい。また、蓄電池システム全体ではなく、蓄電池を構成する単位電池（セル）や電池モジュールなどの情報やこれらの接続構成などでもよい。
【００２０】
信号特徴量として、蓄電池システム２０１の利用情報を用いるのは、時系列信号である模擬信号の周期性と、蓄電池システム２０１の用途や規模などを対応付けることができると考えられるからである。一般に、時系列信号は、長期変動、周期的変動、不規則変動に分解して解析される。周期的変動の変動成分については、電力系統からみた負荷変動成分のうち、日間変動、月次変動、季節変動など、異なる期間の周期的な変動成分によって構成されることが知られている。
【００２１】
図２は、一日の中での電力消費量の変化を表した日負荷曲線の一例を示す。このように国や地域、系統の規模に応じて異なり、おのずと系統に接続された蓄電池システムが担う役割やシステムの規模、要件などにより、充放電指令の値や頻度などが異なる。
【００２２】
図３は、蓄電池システムの用途、および当該用途ごとの発令頻度と充放電の持続時間の分布である。図３では、蓄電池システムの役割が、予備力確保、タイムシフト、電圧の維持調整、周波数の維持調整の４つの種類に分類されている。当該用途の種類によって、使用頻度や使用時間が異なるため、充放電指令値も、行われる用途の割合によって、変動する。
【００２３】
定格情報格納部３０３は、蓄電池システム２０１に関する定格情報を格納する。定格情報とは、蓄電池システム２０１のスペックなどの情報である。例えば、蓄電システム単体の性能によってのみ定められる充放電上下限値、蓄電容量、消費電力、充電時間、充電回数、使用温度などの環境、電池の種類などがある。また、蓄電池システム２０１内の蓄電池を構成する単位電池（セル）や電池モジュールなどの情報でもよい。また、これらの接続構成などでもよい。
【００２４】
次に、模擬信号生成装置１００の内部構成について説明する。
【００２５】
信号データ取得部１０１は、信号データ格納部３０１に格納された信号データ（時系列データ）から、１つ以上の信号データを取得する。取得された信号データは、信号特徴量抽出部１０２に送られ、信号特徴量の生成に用いられる。取得される信号データは、実際の運用時において蓄電池システム２０１に課せられる条件である運用条件を満たすとする。運用条件は、例えば、蓄電池システム２０１が運用される予定の場所、周辺環境、予定される充放電の頻度、蓄電池システム２０１の用途の種類や割合、設備の規模などが考慮され定まる。また、蓄電池システム２０１全体ではなく、蓄電池を構成する単位電池（セル）や電池モジュールなどの情報でもよい。また、これらの接続構成などでもよい。
【００２６】
信号特徴量抽出部１０２は、信号データ取得部１０１から信号データを取得し、信号データに対し、統計的処理など１つ以上の信号処理を行い、１つ以上の信号特徴量を生成する。信号特徴量抽出部１０２が実行する信号処理の種類は、ｆ１（Ｓ）からｆＮ（ｓ）までのＮ個ある。全ての信号処理が行われた場合、１組の時系列信号Ｓ（ｔ）から、Ｎ組の信号特徴量が求められる。信号処理は、例えば、平均または分散またはこれらの両方などがある。平均μ、分散Ｖは、１以上の整数であるｐを用いて、次式で求められる。
【数２】
2016203587.tif 000004
【数３】
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信号特徴量抽出部１０２は、必要に応じ、信号の確率分布の偏り、正規分布からの逸脱の度合いなど、より高次のモーメントを算出して信号特徴量としてもよい。この信号特徴量により、生成する模擬信号の調整を行うことができる。
【００２７】
信号特徴量取得部１０３は、信号特徴量抽出部１０２から、１つ以上の信号特徴量を取得する。または、信号特徴量格納部３０２から、運用条件を満たす信号データの信号特徴量を取得してもよい。信号特徴量は個々の内容に応じ、個別に特徴信号生成部１０４に送られる。
【００２８】
なお、信号特徴量格納部３０２から信号特徴量を取得する機能と、個別に特徴信号生成部１０４に送る機能は、分けてもよい。
【００２９】
各特徴信号生成部１０４は、信号特徴量取得部１０３からそれぞれに送られた単一の信号特徴量に基づき、特徴信号を生成する。生成される特徴信号は、当該信号特徴量を有する。また、生成される特徴信号は、所定のデータ長とする。特徴信号生成部１０４は、所定のデータ長とするため、内挿、外挿などの処理を行ってもよい。特徴信号は、模擬信号合成部１０７に送られる。
【００３０】
充放電条件取得部１０５は、定格情報格納部３０３から、蓄電池システム２０１の定格情報を取得する。充放電条件取得部１０５は、取得した定格情報により定まる充放電の制約を表す充放電条件を生成する。蓄電池システムの充放電条件は、インバータの性能で規定されるだけでなく、その蓄電池システムが設置され、接続される先の系統の容量や、その蓄電池システムとは別にある発電システムや電力消費をする機器によっても規定される。つまり、それらの機器や他のシステムが運用されるパターンと、発電と負荷の間のミスマッチなどの外的条件によっても、蓄電池システムへの充放電は規定される。ここでいう充放電条件とは、このような外的に規定される条件をも含めたものである。なお、これらの充放電条件を考慮したシミュレーションを通じて、蓄電池システムへの指令値というかたちで充放電が行われるパターンを得ることが可能である。そして、充放電条件は、模擬信号を生成する制約条件となる。この際、取得する定格情報に、模擬信号の生成に不要な情報が含まれる場合は、その情報を除去した上で充放電条件を生成してもよい。充放電条件を表すデータは、模擬基本信号生成部１０６と模擬信号調整部１０８に送られる。
【００３１】
模擬基本信号生成部１０６は、模擬信号の生成ための基本信号を生成する。基本信号は、模擬信号の基礎となる信号である。模擬基本信号生成部１０６は、取得した充放電条件を満たすように基本信号を生成する。この充放電条件に基づき生成される基本信号は、前述した複数の特徴信号の一つとしてみなすことができる。基本信号は、一様分布またはガウス分布で分布する信号としてもよい。また、例えば、充放電条件を満たす信号の一様分布の乱数を発生させた後、ボックス＝ミューラー法などにより発生させた正規分布乱数を合成する方法などがある。生成された基本信号は、模擬信号合成部１０７に送られる。
【００３２】
模擬信号合成部１０７は、１つ以上の特徴信号生成部１０４からの１つ以上の特徴信号と、基本信号に基づき、模擬信号を生成する。また基本信号は、模擬基本信号生成部１０６が生成した基本信号ではなく、信号データ格納部３０１に格納された信号データを用いてもよい。生成方法は、基本信号に対して、特徴信号を重畳させ、合成する方法などがある。基本信号を用いずに、複数の特徴信号を合成して模擬信号を生成する実施例も可能である。合成された模擬信号は模擬信号調整部１０８に送られる。
【００３３】
模擬信号調整部１０８は、合成された模擬信号に対し、充放電条件取得部１０５が生成した充放電条件が充足されているかを確認する。また、必要に応じて、模擬信号の調整を行う。例えば、模擬信号の値に所定の係数を乗じるなどの調整を行う。調整済みの模擬信号は、模擬信号出力部１０９に送られる。なお、模擬信号の形式は時間と電力値の関係を表し、これを蓄電池システムが時間に応じた充放電の指令値として解釈できるものとするが、必要に応じて、蓄電池システムが解釈可能な形式に変換してもよい。
【００３４】
模擬信号出力部１０９は、模擬信号調整部１０８からの模擬信号を、蓄電池システム２０１に出力する。
【００３５】
以上が、第１の実施形態に係る模擬信号生成装置の概略構成である。
【００３６】
次に、実際に模擬信号生成装置１００が模擬信号を生成する方法の一例を説明する。図４は、ＦＦＴ（離散高速フーリエ変換）および逆ＦＦＴによる模擬信号生成のフローチャートである。
【００３７】
信号データ取得部１０１は、信号データ格納部３０１に格納された複数の信号データから、少なくとも１つの信号データ（基準信号と呼ぶ）を取得する（Ｓ１０１）。
【００３８】
取得する基準信号は、ユーザが指定してもよいし、信号データ取得部１０１が選択してもよい。選択方法は、試験する蓄電システムの運用環境、使用目的、定格などが一致する蓄電システムのデータを選択すればよい。
【００３９】
信号特徴量抽出部１０２は、信号データ取得部１０１が取得した基準信号から、当該信号の特徴量（信号特徴量）を抽出する（Ｓ１０２）。
【００４０】
抽出する特徴量は、予め定められているものとする。ここでは、信号特徴量抽出部１０２は、ＦＦＴまたは自己回帰モデル等により、周波数スペクトル、位相スペクトルを算出した上で、周波数スペクトル、位相スペクトルに関する信号特徴量を算出するものとする。
【００４１】
信号特徴量取得部１０３は、信号特徴量抽出部１０２から取得した複数の信号特徴量のそれぞれを、各特徴信号生成部１０４に振り分ける（Ｓ１０３）。
【００４２】
振り分け先は、入力する信号特徴量によって予め定められているものとする。
【００４３】
生成する模擬信号に、基準信号とは別の信号特徴量を持たせたい場合など、模擬信号に特定の信号特徴量を追加する場合は、信号特徴量取得部１０３は、信号特徴量格納部３０２から当該信号特徴量を取得してもよい。
【００４４】
各特徴信号生成部１０４は、それぞれが取得した信号特徴量に基づき、特徴信号を算出する（Ｓ１０４）。信号特徴量がＮ個ある場合は、Ｎ個の特徴信号が生成される。
【００４５】
本フローでは、各特徴信号生成部１０４は、与えられた周波数スペクトルまたは位相スペクトルに対し、予め定められたデータ長となるように内外挿の処理を行った上で、離散逆フーリエ変換を行う。これにより、Ｎ個の特徴信号（Ｎ個の時系列データ）が生成される。
【００４６】
模擬信号合成部１０７は、各特徴信号生成部１０４が生成した複数の特徴信号を合成する（Ｓ１０７）。
【００４７】
本フローでは、模擬基本信号生成部１０６が生成する基本信号を用いず、特徴信号だけが合成される。この合成により、模擬信号が基準信号の特徴を有することとなる。
【００４８】
模擬信号調整部１０８は、生成された模擬信号を調整し（Ｓ１０８）、模擬信号出力部１０９は、模擬信号を出力する（Ｓ１０９）。出力された模擬信号は蓄電システムに送られる。以上で、模擬信号生成のフローは終了となる。
【００４９】
次に、模擬基本信号生成部１０６により生成する基本信号を利用して、模擬信号を生成するフローを説明する。図５は、基本信号を用いた模擬信号生成のフローチャートである。本フローは、基本信号と同様の特徴を有する新たな模擬信号を生成するものである。先述のフローとは、基本信号を生成する処理が追加された点と、具体的な処理が異なる。
【００５０】
信号データ取得部１０１の処理は、先述のフローと同じである（Ｓ１０１）。
【００５１】
信号特徴量抽出部１０２は、基準信号の周波数スペクトル密度（ＰＳＤ）、確率密度関数（ＰＤＦ）を算出した上で、ＰＳＤ、ＰＤＦに関する信号特徴量を算出するものとする。
【００５２】
信号特徴量取得部１０３の処理は、先述のフローと同じである（Ｓ１０３）。
【００５３】
各特徴信号生成部１０４は、確率密度関数（ＰＤＦ）に関する信号特徴量に基づき、特徴信号を算出する（Ｓ１０４）。具体的には、一様分布のグラフを生成した上で、乱数を発生させ、ＰＤＦに関する信号特徴量に合致する時系列グラフを生成する。
【００５４】
また、特徴信号生成部１０４の１つは、周波数スペクトル密度（ＰＳＤ）に基づき、基準信号の周波数スペクトル形状を模擬する周波数フィルタを生成する。ステップＳ１０４で乱数を基に生成された時系列グラフは、周波数スペクトル上ではランダムであるため、ＦＩＲフィルタまたはＩＩＲフィルタなどによるフィルタリングが必要なためである。
【００５５】
充放電条件取得部１０５は、定格情報格納部３０３から、定格情報を取得する（Ｓ２０１）。
【００５６】
充放電条件取得部１０５には、例えば、試験する蓄電システムの番号等が予め与えられているものとし、当該番号等によって、取得する定格情報を定めてもよい。
【００５７】
模擬基本信号生成部１０６は、取得した特徴量および定格情報格納部３０３から取得した定格情報に基づき、基本信号を生成する（Ｓ２０２）。
【００５８】
生成する基本信号の種類は、予め定めておいてもよいし、基準信号の特徴量に基づき決定してもよい。
【００５９】
模擬信号合成部１０７は、各特徴信号生成部１０４が生成した複数の特徴信号と、模擬基本信号生成部１０６からの基本信号と、を合成する（Ｓ１０７）。
【００６０】
以降の処理は、ＦＦＴおよび逆ＦＦＴによる模擬信号生成のフローチャート（図４参照）と同じである。以上で、基本信号を用いた模擬信号生成のフローは終了となる。
【００６１】
次に、用途ごとの模擬信号が重畳された模擬信号を生成する方法を説明する。図６は、重畳模擬信号生成のフローチャートである。
【００６２】
蓄電システムの用途が複数ある場合、模擬信号は、用途ごとに生成された複数の模擬信号を重畳して生成される。以降、用途ごとに生成された模擬信号を、用途ごとの模擬信号と称し、複数の用途ごとの模擬信号を重畳して生成された模擬信号を、重畳模擬信号と称する。
【００６３】
蓄電池システムを、ＦＲ（周波数変動抑制）、電圧制御、ピークシフトの３種類の用途に用いる場合を想定する。信号データ取得部１０１は、上記３種類の用途ごとの基準信号を取得する（Ｓ３０１Ａ、Ｓ３０１Ｂ、Ｓ３０１Ｃ）。
【００６４】
信号データ取得部１０１、信号特徴量抽出部１０２、信号特徴量取得部１０３の処理は、模擬信号生成の処理と同じであるため省略する。
【００６５】
各特徴信号生成部１０４は、逆フーリエ変換を行う前に、内挿処理（Ｓ３０２Ａ、Ｓ３０２Ｂ、Ｓ３０２Ｃ）を行い、データ長を調整する。
【００６６】
充放電指令に対する蓄電システムの応答速度（時定数）は、蓄電システムの用途ごとに異なるため、用途ごとの模擬信号の時系列データの時間間隔も異なることが予想される。ゆえに、用途ごとの模擬信号をそのまま重畳すると、重畳模擬信号の時系列データの時間間隔が不揃いとなる。また、このような重畳模擬信号に対し内挿を行うと、信号特徴量が失われてしまう。したがって、信号特徴量を適切に反映させた重畳模擬信号を生成するためには、重畳する前に、用途ごとの模擬信号に内挿処理を行い、各模擬信号の時系列データの時間間隔を予め揃えておく必要がある。
【００６７】
各特徴信号生成部１０４は、ＦＲ、電圧制御、ピークシフトの３種類の用途ごとの模擬信号それぞれに対し、内挿処理を行い、時系列データの数を３種類ともに同一にする。内挿は、他の用途ごとの模擬信号の時系列データが存在する時刻に、値が０であるデータを内挿する。但し、同時刻に自己の時系列データがある場合は内挿しない。このように、データを必要な数だけ追加した後で、信号特徴量を保持するために、ＦＩＲフィルタを適用する。
【００６８】
なお、内挿は、一次内挿（線形補間）、二次内挿（放物線補間）、０次内挿（最近傍補間）などの方法を用いてもよい。
【００６９】
以降の特徴信号生成部１０４、模擬信号合成部１０７、模擬信号調整部１０８、模擬信号出力部１０９の処理は、模擬信号生成の処理と同じであるため省略する。以上で、重畳模擬信号生成のフローは終了となる。このようにして、用途別の模擬信号を重畳させて重畳模擬信号を生成することができる。
【００７０】
以上のように、第１の実施形態によれば、実際の運用時同様に、周波数制御、電圧制御、ピークシフトなどの様々な用途により複雑化された充放電指令値と類似した模擬信号を生成し、蓄電池システムに印加することにより、運用時の状況を実現することができる。ゆえに、運用前の試験において、信頼性の高い試験結果を得る事ができる。
【００７１】
また、試験にて取得した充放電データを基準とし、今後の運用での充放電データと比較することにより、蓄電池システムを停止あるいは解列させることなく、蓄電池システムの状態変化や劣化の進行などを推定することが可能となる。
（第２の実施形態）
【００７２】
図７は、第２の実施形態に係る模擬信号生成装置の概略構成を示すブロック図である。第２の実施形態は、第１の実施形態に対し、蓄電池応答取得部１１０、応答特性評価部１１１、模擬信号補正部１１２が追加されている。応答特性評価部１１１は特徴信号生成部１１３に含まれているが、特徴信号生成部１１３の外側に配置されてもよい。
【００７３】
蓄電池応答取得部１１０は、蓄電池システム２０１からの応答を取得する。応答とは、蓄電池システム２０１が模擬信号に従い充放電を行った際に計測された充放電計測データである。つまり、模擬信号に対する結果が蓄電池システム２０１からフィードバックされる。蓄電池応答取得部１１０は、フィードバックされた充放電計測データから、模擬信号を評価するためのデータ（応答データ）を選択または算出する。応答データを選択または算出する方法は、予め定められているものとする。
【００７４】
例えば、蓄電池応答取得部１１０が、蓄電池の応答として、蓄電池の充放電の際の電流値、電圧値、および温度のデータを取得したとする。蓄電池応答取得部１１０は、予め保持している表形式ファイルなどにより、取得した電流値、電圧値、および温度データに対応する応答データまたは応答データの算出式などを読み込んだ上で、応答データを算出する。なお、対応データは信号データ格納部などに格納され、蓄電池応答取得部１１０が必要に応じ取得してもよい。
【００７５】
なお、図７では、蓄電池応答取得部１１０は模擬信号生成装置１００の内部に格納されているが、外部にあってもよい。
【００７６】
応答特性評価部１１１は、応答データの特性を評価し、補正の要否を判断する。判断は、応答データに含まれる電圧、電流、温度などの計測値に基づき、行われる。模擬信号は、周波数変動抑制など蓄電池システムが設置予定先の電力系統、配電系統などの条件に基づき決定されるが、蓄電池の定格容量や定格電流、運用温度など各種運用条件を加味していない場合もあり得るため、模擬信号の印加を継続的に行った場合、蓄電池システムがその運用条件を逸脱する場合もあり、補正が必要となる。例えば、応答データの特性または計測値またはこれらの両方などが、閾値または有効範囲などによる条件を満たすかを判断し、条件を満たさない場合には、模擬信号の出力値に補正が必要であるとの評価を行う。また、補正方法または補正モードの選択を行い、それらを評価結果に含めてもよい。
【００７７】
模擬信号補正部１１２は、応答特性評価部１１１からの評価結果に基づき、模擬信号調整部１０８からの調整済みの模擬信号に対し、補正処理を行う。補正の方法は、補正の内容に応じて予め定められていてもよいし、応答特性評価部１１１から取得してもよい。補正する量は、模擬信号補正部１１２が算出してもよい。補正処理適用済みの模擬信号は、模擬信号出力部１０９に送られる。
【００７８】
例えば、蓄電システムの充放電の今までの積算値が、予め定められた範囲を逸脱または逸脱するおそれがある場合は、模擬信号に対して、予め定められた係数を掛けて変動幅を小さくするという補正を行ってもよい。または、模擬信号補正部１１２が当該範囲を逸脱しないような当該係数値を算出してもよい。その他にも、正または負の一定値をオフセットとして充放電値に加算する補正、時間の経過に対する単調増加あるいは単調減少のオフセットを加算する補正などが考えられる。また、例えば、充放電によって蓄電池システムの内部温度が上昇し、予め定められた限界温度を超えた場合、模擬信号補正部１１２は、試験を一次的に停止してもよい。
【００７９】
その他の箇所については、第１の実施形態と同じである。
【００８０】
図８は、第２の実施形態で追加された各部によるフィードバック処理のフローチャートである。本フローチャートは、蓄電システムからの応答を電池応答取得部が受け取った際に開始される。
【００８１】
蓄電池応答取得部１１０は、蓄電池システム２０１からフィードバックされた充放電計測データから、応答データを選択または算出する（Ｓ４０１）。
【００８２】
応答データは、応答特性評価部１１１に送られる。
【００８３】
応答特性評価部１１１は、蓄電池応答取得部１１０から取得した応答データの特性を評価し、補正の要否を判断する（Ｓ４０２、Ｓ４０３）。
【００８４】
判断基準は、予め定められているものとする。評価結果は、応答データとともに、模擬信号補正部１１２に送られる。
【００８５】
模擬信号補正部１１２は、応答特性評価部１１１の評価結果に基づき、補正処理を行う（Ｓ４０４）。補正処理適用済みの模擬信号は、模擬信号出力部１０９に送られる。
【００８６】
以降の処理は、第１の実施形態でのフローチャートと同じである。以上で、フィードバック処理のフローは終了となる。
【００８７】
以上のように、第２の実施形態によれば、生成した模擬信号による充放電の結果をフィードバックすることで、より信頼性の高い試験結果を得る事ができる。
【００８８】
尚、各実施形態の模擬信号生成装置は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現可能である。すなわち、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現出来る。このとき、模擬信号生成装置は、上記のプログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現することや、各種の記憶媒体に記憶、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現が出来る。また、模擬信号生成装置内の各記憶部は、上記のコンピュータ装置に内蔵あるいは外付けされたメモリ、ハードディスクもしくはＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒなどの記憶媒体などを適宜利用して実現することができる。
【００８９】
本発明は上記実施形態そのままに限定されず、実施段階では要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形し具体化出来る。上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせで、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除出来、異なる実施形態に渡る要素を適宜組み合わせることも出来る。
【００９０】
上記に、本発明の一実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
１００  模擬信号生成装置
１０１  信号データ取得部
１０２  信号特徴量抽出部
１０３  信号特徴量取得部
１０４  特徴信号生成部
１０５  充放電条件取得部
１０６  模擬基本信号生成部
１０７  模擬信号合成部
１０８  模擬信号調整部
１０９  模擬信号出力部
１１０  蓄電池応答取得部
１１１  応答特性評価部
１１２  模擬信号補正部
２０１  蓄電池システム
３０１  信号データ格納部
３０２  信号特徴量格納部
３０３  定格情報格納部
【図１】
2016203587.tif 000006
【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】
2016203587.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月11日(2017.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の一態様としての模擬信号生成装置は、蓄電池システムへの複数の充放電信号特徴量を取得する信号特徴量取得部と、前記複数の充放電信号特徴量に基づき、前記複数の充放電信号特徴量のそれぞれを有する複数の特徴信号を生成する特徴信号生成処理部と、前記複数の特徴信号を合成して、前記蓄電池システムに与える充放電の指令信号である模擬信号を生成する模擬信号生成部とを備える。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池システムへの複数の充放電信号特徴量を取得する信号特徴量取得部と、
前記複数の充放電信号特徴量に基づき、前記複数の充放電信号特徴量のそれぞれを有する複数の特徴信号を生成する特徴信号生成処理部と、
前記複数の特徴信号を合成して、前記蓄電池システムに与える充放電の指令信号である模擬信号を生成する模擬信号生成部と
を備えた模擬信号生成装置。
【請求項２】
少なくとも１つの他の蓄電池システムで計測された複数の充放電信号の中から、前記蓄電池システムの運用条件を満たす充放電信号を取得する信号データ取得部と、
前記信号データ取得部で取得された充放電信号から前記充放電信号特徴量を抽出する信号特徴量抽出部と
をさらに備えた請求項１に記載の模擬信号生成装置。
【請求項３】
前記信号特徴量抽出部は、前記充放電信号特徴量として、前記充放電信号の周波数スペクトルおよび位相スペクトルに関する情報を抽出する
請求項２に記載の模擬信号生成装置。
【請求項４】
前記複数の充放電信号特徴量は、確率密度関数に関する情報、周波数スペクトル密度に関する情報、前記蓄電池システムの用途に関する情報、平均および分散の少なくとも一方に関する情報のうち任意の複数を含む
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の模擬信号生成装置。
【請求項５】
前記蓄電池システムの充放電条件を取得する充放電条件取得部と、
前記蓄電池システムの充放電条件に基づく信号の一様分布またはガウス分布を用いて乱数により発生させた複数の信号を合成することにより、基本信号を生成する模擬基本信号生成部
をさらに備えた請求項１ないし４のいずれか一項に記載の模擬信号生成装置。
【請求項６】
前記蓄電池システムが前記模擬信号に従い充放電を行った際に計測された充放電計測データを取得する蓄電池応答取得部と、
前記充放電計測データの特性を評価する応答特性評価部と、
前記応答特性評価部の評価結果に応じて、前記模擬信号を補正する模擬信号補正部と
をさらに備えた請求項１ないし５のいずれか一項に記載の模擬信号生成装置。
【請求項７】
前記応答特性評価部は、前記充放電計測データが前記蓄電池システムの運用時に課せられる条件である運用条件に合致するかを判断し、
前記模擬信号補正部は、前記充放電計測データが前記運用条件に合致しない場合に、前記模擬信号を補正する
請求項６に記載の模擬信号生成装置。
【請求項８】
蓄電池システムへの複数の充放電信号特徴量を取得する信号特徴量取得ステップと、
前記複数の充放電信号特徴量に基づき、前記複数の充放電信号特徴量のそれぞれを有する複数の特徴信号を生成する特徴信号生成処理ステップと、
前記複数の特徴信号を合成して、前記蓄電池システムに与える充放電の指令信号である模擬信号を生成する模擬信号生成ステップと
を備えた模擬信号生成方法。
【請求項９】
蓄電池システムへの複数の充放電信号特徴量を取得する信号特徴量取得ステップと、
前記複数の充放電信号特徴量に基づき、前記複数の充放電信号特徴量のそれぞれを有する複数の特徴信号を生成する特徴信号生成処理ステップと、
前記複数の特徴信号を合成して、前記蓄電池システムに与える充放電の指令信号である模擬信号を生成する模擬信号生成ステップと
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2016203587.tif 000014
【国際調査報告】
2016203587.tif 000015
2016203587.tif 000016