(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンガン系正極材料を用いた少なくとも１つのリチウム二次電池を有する蓄電装置と、
前記蓄電装置の充放電を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、目標とする電池劣化率に基づいて設定された低劣化電圧範囲内で充放電を制御し、電池電圧が前記低劣化電圧範囲から外れた場合に、電池電圧が、前記低劣化電圧範囲内であり、且つ、高圧側に設定された基準電池電圧と一致するまで、充電または放電を行う蓄電システム。
【請求項２】
低劣化運転モードを含む複数の運転モードを備え、
前記低劣化運転モードが選択されている場合に、前記制御装置が前記低劣化電圧範囲内で充放電制御を行う請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
マンガン系正極材料を用いた少なくとも１つのリチウム二次電池を有する蓄電装置と、
前記蓄電装置の充放電を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、目標とする電池劣化率に基づいて設定された低劣化充電率範囲内で充放電を制御し、充電率が前記低劣化充電率範囲から外れた場合に、充電率が、前記低劣化充電率範囲内であり、且つ、高充電率側に設定された基準充電率と一致するまで、充電または放電を行う蓄電システム。
【請求項４】
低劣化運転モードを含む複数の運転モードを備え、
前記低劣化運転モードが選択されている場合に、前記制御装置が前記低劣化充電率範囲内で充放電制御を行う請求項３に記載の蓄電システム。
【請求項５】
前記運転モードの切り替えを手動で設定するための入力部を備える請求項２または請求項４に記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記制御装置には、前記運転モードの切替条件が予め登録されており、該切替条件に基づいて前記運転モードの切替を行う請求項２または請求項４に記載の蓄電システム。
【請求項７】
予め設定した時間帯に充電を行い、予め設定した時間帯に放電を行う電力貯蔵システムに用いられる請求項１から請求項６のいずれかに記載の蓄電システム。
【請求項８】
充電の時間帯を夜間に設定し、放電の時間帯を昼間に設定した請求項７に記載の蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンガン系正極材料を用いたリチウム二次電池を用いた蓄電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池は、高電圧領域、並びに、低電圧領域で使用すると、性能が悪化することが知られている。従って、一般的に、性能が悪化する電池電圧を避けた電圧範囲（例えば、単電池電圧が２．２Ｖ以上４．２Ｖ以下となる電圧範囲）で使用される。
また、マンガン系正極材料を用いたリチウム二次電池は、高温時に電池劣化が顕著に現れる、例えば、高温時は高電圧領域に近い電圧範囲で電池を使用することが提案されている（例えば、特許文献１）。
また、リチウム二次電池の保管時には、安全性を考慮して中間充電状態（例えば、開回路電圧（電流が流れていない状態での単電池電圧）が３．５Ｖから３．８Ｖの間）、または、放電状態（例えば、開回路電圧が３．５Ｖ以下）としている。
【特許文献１】特開２０００−０５８１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
発明者らは、上述した従来の電池使用時における電圧範囲（例えば、単電池電圧が２．２Ｖ以上４．２Ｖ以下となる電圧範囲）には、電池劣化率が高い電圧範囲が含まれていることを見出した。
このような電圧範囲で充放電を行うと、電池劣化が促進され、電池寿命が短くなるおそれがある。特に、１０年以上の長寿命化を目標とするような大型の蓄電システムにおいては、できるだけ電池劣化が生じない電圧範囲で使用することが重要となる。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、寿命を長期化することのできる蓄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】
【０００５】
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、マンガン系正極材料を用いた少なくとも１つのリチウム二次電池を有する蓄電装置と、前記蓄電装置の充放電を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、目標とする電池劣化率に基づいて設定された低劣化電圧範囲内で充放電を制御し、電池電圧が前記低劣化電圧範囲から外れた場合に、電池電圧が、前記低劣化電圧範囲内であり、且つ、高圧側に設定された基準電池電圧と一致するまで、充電または放電を行う蓄電システムを提供する。
【０００６】
例えば、図２に一例が示されるように、開回路電圧と容量低下率（換言すると、電池劣化率）との関係を調べたところ、３．５Ｖ付近において電池劣化率が最も高くなることがわかった。従って、従来のように３．５Ｖを含む広い電圧範囲で蓄電装置を使用すると、電池の劣化を促進させることとなる。
本発明では、目標とする電池劣化率に基づいて設定された低劣化電圧範囲内で使用するので、上述したような電池劣化率が高くなる電池電圧における使用を避けることができる。これにより、蓄電装置の劣化率を抑えることができる。
更に、低劣化電圧範囲から電池電圧が外れた場合には、電池電圧が低劣化電圧範囲の中でも高圧側に設定された基準電池電圧に一致するまで充電または放電が行われるので、蓄電装置の充電率を常に高い位置で確保することが可能となる。これにより、放電時においては、より多くの電力を供給することができる。
【０００９】
上記蓄電システムは、低劣化運転モードを含む複数の運転モードを備え、前記低劣化運転モードが選択されている場合に、前記制御装置は、前記低劣化電圧範囲内で充放電制御を行うこととしてもよい。
【００１０】
低劣化運転モードが選択されている期間に限って、低劣化電圧範囲内で使用するので、蓄電装置の劣化を抑えながら、要求電力に応じた運転モードにより充放電制御を行うことが可能となる。
【００１１】
本発明は、マンガン系正極材料を用いた少なくとも１つのリチウム二次電池を有する蓄電装置と、前記蓄電装置の充放電を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、目標とする電池劣化率に基づいて設定された低劣化充電率範囲内で充放電を制御し、充電率が前記低劣化充電率範囲から外れた場合に、充電率が、前記低劣化充電率範囲内であり、且つ、高充電率側に設定された基準充電率と一致するまで、充電または放電を行う蓄電システムを提供する。
【００１２】
例えば、図３に一例が示されるように、充電率と容量低下率（換言すると、電池劣化率）との関係を調べたところ、３０％付近において電池劣化率が最も高くなることがわかった。従って、従来のように３０％を含む広い充電率範囲で蓄電装置を使用すると、電池の劣化を促進させることとなる。
本発明では、目標とする電池劣化率に基づいて設定された低劣化充電率範囲内で使用するので、上述したような電池劣化率が高くなる充電率における使用を避けることができる。これにより、蓄電装置の劣化率を抑えることができる。
更に、低劣化充電率範囲から充電率が外れた場合には、充電率が低劣化充電率範囲の中でも高充電率側に設定された基準充電率に一致するまで充電または放電が行われるので、高い充電率を確保することが可能となる。これにより、放電時においては、より多くの電力を供給することができる。
【００１５】
上記蓄電システムは、低劣化運転モードを含む複数の運転モードを備え、前記低劣化運転モードが選択されている場合に、前記制御装置は、前記低劣化充電率範囲内で充放電制御を行うこととしてもよい。
【００１６】
低劣化運転モードが選択されている期間に限って、蓄電装置の充電率を低劣化充電率範囲内とするような充放電を行うので、蓄電装置の劣化を抑えながら、使用状況に応じた運転モードにより充放電制御を行うことが可能となる。
【００１７】
上記蓄電システムは、前記運転モードの切り替えを手動で設定するための入力部を備えることとしてもよい。
【００１８】
このような構成によれば、ユーザが使用状態等に合わせて運転モードの切り替えを自由に行うことが可能となる。
【００１９】
上記蓄電システムにおいて、前記制御装置には、前記運転モードの切替条件が予め登録されており、該切替条件に基づいて前記運転モードの切替を行うこととしてもよい。
【００２０】
このような構成によれば、要求電力等に応じて適切な時期に運転モードを切り替えることが可能となる。また、自動的に運転モードが切り替えられるので、ユーザの負担を軽減することができる。
【００２１】
本発明の蓄電システムは、予め設定した時間帯（例えば、夜間の時間帯）に充電を行い、予め設定した時間帯（例えば、昼間の時間帯）に放電を行う電力貯蔵システムに用いられるのに好適である。電池容量が大きい電力貯蔵システムに本発明の蓄電システムを適用することにより、長寿命化を実現させることが可能となる。
また、上記態様は、可能な範囲で組み合わせて利用することができるものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、寿命を長期化することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る蓄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。
〔第１の実施形態〕
図１には、本実施形態に係る蓄電システムの概略構成が示されている。
図１に示されるように、本実施形態に係る蓄電システム１は、正極にマンガン系材料を使用した複数のリチウム二次電池を備える組電池（蓄電装置）２と、組電池２の充放電を制御する制御装置３とを備えている。蓄電システム１は、インバータ等の機能を備える電力変換装置４を介して負荷５および商用系統に接続されている。
【００２４】
組電池は、複数のリチウム二次電池が直列に接続されて構成されている。或いは、複数のセルが直接接続された複数の電池ユニットが、更に、並列に接続されて構成されている。なお、以下の説明において、組電池２の端子間電圧を「組電池電圧」、組電池２を構成する各リチウム二次電池の端子間電圧を「単電池電圧」、各リチウム二次電池を「セル」という。
【００２５】
制御装置３によって電力変換装置４が駆動制御されることにより、放電時には、組電池２に蓄えられている電力が負荷５或いは商用系統に供給され、充電時には、商用系統から組電池２に対して電力が供給されるようになっている。
【００２６】
制御装置３は、組電池電圧Ｖを監視しており、組電池電圧Ｖが目標とする電池劣化率に基づいて設定された低劣化電圧範囲（Ｖ２以上Ｖ１以下）内となるように、組電池２の充放電を制御する。具体的には、制御装置３は、組電池電圧Ｖが低劣化電圧範囲を高圧側に外れた場合には、補間放電を行うことにより、組電池電圧Ｖを低劣化電圧範囲内に戻す。同様に、制御装置３は、組電池電圧Ｖが低劣化電圧範囲を低圧側に外れた場合には、補間充電を行うことにより、組電池電圧Ｖを低劣化電圧範囲内に戻す。
【００２７】
このとき、制御装置３は、組電池電圧Ｖが、低劣化電圧範囲の高圧領域側に設定された基準電池電圧、換言すると、組電池電圧Ｖが、低劣化電圧範囲内であって、上限値Ｖ１の近傍に設定された基準電池電圧に一致するまで、補間放電または補間充電を行う。このように制御することで、組電池電圧Ｖを高く保つことができるので、放電を行う場合により多くの電力を負荷５等に供給することが可能となる。
【００２８】
なお、上述した補完充電、補間放電は、組電池電圧Ｖが低劣化電圧範囲の境界電圧Ｖ１またはＶ２に達するか、または、この境界値を外れた時点で行っても良いし、或いは、設定された充放電許可時間帯があればその時間帯で行うこととしてもよい。
【００２９】
次に、上記低劣化電圧範囲の上限値Ｖ１ならびに下限値Ｖ２の設定手順の一例について説明する。
まず、１日分の目標劣化率Ｄ[％/day]を決定し、一日の劣化率が目標劣化率Ｄ以下となる単電池電圧範囲（Ｖ２´以上Ｖ１´以下）を決定する。このとき、単電池電圧範囲は、後述する通常運転モードで設定されている単電池電圧範囲を超えない範囲で設定される。
例えば、セルが図２に示すような劣化特性を有する場合であって、目標劣化率Ｄを０．０２[％／day]とした場合、単電池電圧範囲の上限値Ｖ１´は４．２Ｖ、下限値Ｖ２´は、３．８５Ｖとなる。
図２において、横軸は開回路電圧、つまり、組電池２に電流が流れていないときの単電池電圧、縦軸は環境温度２５℃のときの１日における容量低下率、換言すると、電池劣化率を示している。
【００３０】
ここで、上記単電池電圧範囲は、セルの平均特性から決定しても良いし、劣化率の予測最悪値から決定してもよい。このように、単電池電圧範囲を決定するための特定については、適宜選択することができる。
【００３１】
次に、単電池電圧範囲の上限値Ｖ１´にセルの個数を乗算することにより、低劣化電圧範囲の上限値Ｖ１を設定する。
例えば、単電池電圧範囲の上限値Ｖ１´を「４．２０Ｖ」とし、セルの個数を２０個とした場合、低劣化電圧範囲の上限値Ｖ１は以下の（１）式のように求めることができる。
Ｖ１＝４．２＊２０＝８４（Ｖ）      （１）
【００３２】
また、組電池２に電池内部抵抗、配線抵抗による電圧降下がある場合、また、セルの特性のバラツキがある場合には、これらの要素による誤差を考慮して、上記上限値Ｖ１を以下の（２）式を用いて設定することとしてもよい。
例えば、上記の条件において、充電電流１０Ａ、組電池全体の内部抵抗と配線抵抗の合計が０．２Ω、セルのバラツキを最大±０．０５Ｖと仮定すると、上限値Ｖ１は、以下のように設定される。
【００３３】
Ｖ１＝(４．２(Ｖ)−０．０５(Ｖ))＊２０(個)＋１０(Ａ)＊０．２(Ω)＝８５(Ｖ)
(２)
【００３４】
次に、低劣化電圧範囲の下限値Ｖ２は、セルの個数を２０個とした場合、以下の（３）式で与えられる。
Ｖ２＝３．８５＊２０＝７７Ｖ      （３）
【００３５】
また、上述の各種要素に基づく誤差を考慮して下限値Ｖ２を設定する場合には、以下の（４）式のようになる。
Ｖ２＝(３．８５(Ｖ)＋０．０５(Ｖ))＊２０(個)−１０(Ａ)＊０．２(Ω)＝７６(Ｖ)
(４)
なお上記（２）式と（４）式の充放電電流と内部抵抗及び配線抵抗による補正項は、現在の電流値に応じて変化させてもよい。
【００３６】
なお、上記単電池電圧範囲の上限値、下限値については、１日分の劣化率が目標劣化率Ｄ[％／day]以下となる範囲内で適宜選択することが可能である。また、低劣化電圧範囲についても、上記単電池電圧範囲に基づいて適宜設定することが可能である。
【００３７】
以上説明してきたように、本実施形態に係る蓄電システムによれば、組電池電圧Ｖが低劣化電圧範囲の上限値Ｖ１に達した場合、または、上限値Ｖ１を超えた場合に、組電池電圧Ｖが低劣化電圧範囲内となるように補間放電が制御装置３により行われ、また、組電池電圧Ｖが低劣化電圧範囲の下限値Ｖ２に達した場合、または、下限値Ｖ２を下回った場合に、組電池電圧Ｖが低劣化電圧範囲内となるように、制御装置３によって補間充電が行われるので、組電池を電池劣化の低い電圧範囲に制限して使用および保管することができる。これにより、電池の劣化を抑制することができ、電池寿命を長期化させることができる。
【００３８】
なお、上述した実施形態では、組電池電圧Ｖが劣化電圧範囲内となるように充放電制御を行うこととしたが、これに代えて、組電池充電率ＳＯＣに基づいて充放電制御を行うこととしてもよい。
この場合、例えば、制御装置３が充電率ＳＯＣ（％）と組電池電圧Ｖとの相関テーブルを有しており、この相関テーブルから組電池電圧Ｖに対応する充電率ＳＯＣを算出する。また、制御装置３には、低劣化電圧範囲に対応する低劣化充電率範囲として、組電池電圧Ｖ１、Ｖ２に相当する充電率ＳＯＣ１、ＳＯＣ２がそれぞれ設定されており、組電池の充電率ＳＯＣがこの低劣化充電率範囲（ＳＯＣ２以上ＳＯＣ１以下）内となるように充放電制御を行う。
【００３９】
なお、低劣化充電率範囲については、上記組電池電圧Ｖ１，Ｖ２に対応する充電率を相関テーブルを用いて求めるほか、図３に示すように充電率に対する電池劣化率を示す劣化特性を用いて、電池劣化率が目標劣化率Ｄ以下となる充電率範囲を求めることとしてもよい。図３において、横軸は充電率、縦軸は環境温度２５℃のときの１日における容量低下率を示している。
【００４０】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る蓄電システムについて説明する。
上述した第１の実施形態に係る蓄電システム１では、組電池電圧Ｖに基づいて充放電制御を行っていたが、本実施形態では、セルの単電池電圧に基づいて充放電制御を行う。
以下、上述した第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。
【００４１】
図４には本実施形態に係る蓄電システム１´の概略構成が示されている。図４において、図１と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
図４に示されるように、本実施形態の蓄電システムの制御装置３´には、各電池セルの単電池電圧Ｖ´が入力されるようになっている。
制御装置３´は、各電池セルの単電池電圧Ｖ´が電池劣化率に基づいて設定された低劣化電圧範囲内となるように充放電を制御する。具体的には、いずれかの単電池電圧Ｖ´が低劣化電圧範囲の上限値Ｖ１´に達した場合、或いは、超えた場合に、補間放電を行い、単電池電圧Ｖ´を低劣化電圧範囲内に戻す。同様に、いずれかの単電池電圧Ｖ´が低劣化電圧範囲の下限値Ｖ２´に達した場合、或いは、下回った場合に、補間充電を行い、単電池電圧Ｖ´を低劣化電圧範囲内に戻す。
なお、このような補間充電または補間放電は、いずれかの単電池電圧Ｖ´が上記低劣化電圧範囲を外れた時点ですぐに行うこととしてもよいし、或いは、充放電許容時間帯が設定されている場合には、その時間帯に行うこととしてもよい。
【００４２】
次に、低劣化電圧範囲は、例えば、以下のような手順で決定される。
まず、１日分の目標劣化率Ｄ[％/day]を決定し、一日の劣化率が目標劣化率Ｄ以下となるような低劣化電圧範囲（Ｖ２´以上Ｖ１´以下）を決定する。例えば、セルが図２に示すような劣化特性を有する場合であって、目標劣化率Ｄを０．０２[％/day]とした場合、低劣化電圧範囲は３．８５Ｖ以上４．２Ｖ以下の範囲内で任意に設定することができる。例えば、上限値Ｖ１´を４．２、下限値Ｖ２´を３．８５Ｖと設定することが可能である。
【００４３】
ここで、上記低劣化電圧範囲は、セルの平均特性から決定しても良いし、劣化率の予測最悪値から決定してもよい。このように、低劣化電圧範囲を決定するための特性については、適宜選択することができる。
また比較するセルの単電池電圧Ｖ´は、蓄電システム内のセルの最大電圧，平均電圧、或いは、最小電圧のいずれをつかってもよい。
【００４４】
なお、上記低劣化電圧範囲の上限値Ｖ１´および下限値Ｖ２´は、上述した第１の実施形態と同様に、電池内部抵抗および配線抵抗による電圧降下がある場合を考慮して以下のように設定することとしてもよい。
例えば、単電池電圧の充電時の充電電流が１０Ａ、セルの電池内部抵抗や配線抵抗の合計を０．０１Ωとすると、上限値Ｖ１´は以下の（５）式のように求められる。
Ｖ１´＝４．２(Ｖ)＋１０(Ａ)＊０．０１(Ω)＝４．３(Ｖ)      （５）
同様に、下限値Ｖ２´は、以下の（６）式のように求められる。
Ｖ２´＝３．８５(Ｖ)−１０(Ａ) ＊０．０１(Ω)＝３．７５(Ｖ)      （６）
なお上記（５）式と（６）式の充放電電流と内部抵抗及び配線抵抗による補正項は、現在の電流値に応じて変化させてもよい。
【００４５】
なお、本実施形態において、各セルの性能バラツキが大きく、全単電池電圧を上記低劣化電圧範囲に収めることができない場合には、上限値Ｖ１´および下限値Ｖ２´のいずれかを優先させることとしてもよい。
例えば、上限値Ｖ１´を優先させた場合には、いずれかの単電池電圧Ｖ´が上限値Ｖ１´を超えた場合に、全ての単電池電圧が上限値Ｖ１´以下となるように補間放電を行う。この場合、補間放電を行っているときに、他のセルの単電池電圧が下限値Ｖ２´以下となってしまっても、補間放電を引き続き行うこととなる。また、いずれかの単電池電圧Ｖ´が下限値Ｖ２´を下回った場合に、全ての単電池電圧が下限値Ｖ２´以上となるように補間充電を行うが、この場合、補間充電中に、他のセルの単電池電圧が上限値Ｖ１´に達した場合には、補間充電を停止することとなる。
【００４６】
これに対し、下限値Ｖ２´を優先させた場合には、いずれかの単電池電圧が下限値Ｖ２´を超えた場合に、全ての単電池電圧が下限値Ｖ２´以上となるように補間充電を行う。この場合、補間充電を行っているときに、他のセルの単電池電圧が上限値Ｖ１´以上となってしまっても、補間充電を引き続き行うこととなる。また、いずれかの単電池電圧Ｖ´が上限値Ｖ１´を超えた場合に、全ての単電池電圧が上限値Ｖ１´以下となるように補間放電を行うが、この場合、補間放電中に、他のセルの単電池電圧が下限値Ｖ２´に達した場合には、補間放電を停止することとなる。
【００４７】
以上説明してきたように、本実施形態に係る蓄電システム１´によれば、単電池電圧Ｖ´が低劣化電圧範囲の上限値Ｖ１´に達した場合、または、上限値Ｖ１´を超えた場合に、単電池電圧Ｖ´が低劣化電圧範囲内となるように補間放電が制御装置３により行われ、また、単電池電圧Ｖが低劣化電圧範囲の下限値Ｖ２´に達した場合、または、下限値Ｖ２´を下回った場合に、単電池電圧Ｖ´が低劣化電圧範囲内となるように、制御装置３によって補間充電が行われる。このように、セル単位で電圧を監視するので、より細やかな充放電制御を行うことが可能となる。また、セルに性能バラツキがあっても、可能な限り、各セルの単電池電圧を低劣化電圧範囲内とすることができる。
【００４８】
なお、上述した実施形態では、単電池電圧Ｖ´が劣化電圧範囲内となるように充放電制御を行うこととしたが、これに代えて、単電池の充電率ＳＯＣに基づいて充放電制御を行うこととしてもよい。
この場合、例えば、制御装置３が充電率ＳＯＣ´（％）と単電池電圧Ｖ´との相関テーブルを有しており、この相関テーブルから単電池電圧Ｖ´に対応する充電率ＳＯＣ´を算出する。また、制御装置３´には、低劣化充電率範囲として、単電池電圧Ｖ１´、Ｖ２´に相当する充電率ＳＯＣ１´、ＳＯＣ２´が設定されており、各セルの充電率ＳＯＣ´がこの低劣化充電率範囲（ＳＯＣ２´以上ＳＯＣ１´以下）内となるように充放電制御を行う。
【００４９】
なお、充電率の範囲については、上記組電池電圧Ｖ１´，Ｖ２´に対応する充電率を相関テーブルを用いて求めるほか、例えば、図３に示すように充電率に対する電池劣化率を示す劣化特性を用いて、電池劣化率が目標劣化率Ｄ以下となる充電率範囲を求めることとしてもよい。
【００５０】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る蓄電システムについて説明する。
上述した第１または第２の実施形態に係る蓄電システムでは、電池劣化を抑制するために、常に、組電池電圧Ｖ或いは単電池電圧Ｖ´が低劣化電圧範囲内となるように充放電を行っていたため、組電池２に蓄えられているエネルギーを有効に利用することができなかった。
本実施形態では、上述した低劣化電圧範囲内で充放電を行うことにより電池劣化を抑制する「低劣化運転モード」と、低劣化電圧範囲よりも広い電圧範囲で充放電を行うことにより、組電池２に蓄えられているエネルギーを有効に利用できる「通常運転モード」とを設け、負荷５からの要求電力等に応じて適切な運転モードを選択できるようにしている。
【００５１】
ここで、「通常運転モード」とは、予め設定されている許容電圧範囲（例えば、２．２Ｖ以上４．２Ｖ未満）内で充放電を行う運転モードである。許容電圧範囲は、上述した低劣化電圧範囲の電圧幅よりも広い電圧幅（上限値−下限値）を持つように設定されている。
また、「通常運転モード」では、予め設定されている制御条件に従って充放電が行われる。
図５は、通常運転モードに属する各種運転モードを例示して示した表である。図５に示されるように、例えば、系統連携ロードレベリングにおいては、予め設定されている充電時間帯に系統電力を組電池２に供給し、また、予め設定されている放電時間帯に組電池２から負荷５へ電力を供給するように制御装置３が電力変換装置４等を制御する。系統連携ピーククリッピングでは、予め設定された充電時間帯に系統電力を組電池２に供給し、また、予め設定されている放電時間帯に、契約電力超過分の電力を組電池２から負荷５へ供給するように制御装置３が電力変換装置等を制御する。また、強制充電および強制放電は、ユーザから充電または放電の指示が入力された場合に、この指示に従って、強制的に充電または放電を行うものである。
【００５２】
上述した「通常運転モード」と「低劣化運転モード」とは、手動でまたは自動的に切り替え可能とされている。
蓄電システムには、ユーザがモード切替を指示するための入力部（図示略）が設けられており、この入力部から入力された運転モード切り替え指示に従って、所定の運転モードで制御装置３が充放電制御を行う。また、入力部から自動切換えのための条件を入力することも可能である。例えば、季節、月、曜日、時間などを設定することにより、モード切替のスケジューリングを行うことが可能となる。また、日時等によりモード切替の条件を設定するほか、例えば、要求電力等によりモード切替の条件を設定することとしてもよい。このように、モード切替の条件は特に制限されない。
【００５３】
また、運転モードの切り替え条件を予め登録しておき、この切り替え条件に従って自動的に運転モードを切り替えることとしてもよい。
自動的に運転モードを切り替える場合には、例えば、以下のような条件に従ってモード切替を行うこととしてもよい。
電力料金が安価な夜間の時間帯（例えば、２３時から翌日の６時）に商用系統から電力を組電池２に充電し、電力料金が比較的高い昼間の時間帯（例えば、６時から２３時）に組電池２に蓄えた電力を負荷５等へ供給するような電力貯蔵システムに当該蓄電システムを適用する場合には、以下のような判断を行うことにより、運転モードの切り替えを行う。
【００５４】
この場合、制御装置は、放電時（例えば、６時から２３時）において、低負荷状態か通常負荷状態かを判断する。例えば、制御装置３は、放電時において、単電池電圧Ｖ´，組電池電圧Ｖ，放電電力Ｗ，放電電流Ｉを計測し，各計測値について一定期間（時間，日間，週間，月間など）の最大値，最小値，平均値，積算値を少なくとも１つは演算する。
そして、各計測値および各演算結果のいずれかが、以下の条件１に示した要件１−１から要件１−６のいずれかに該当した場合に、低負荷状態であると判断し、一方、以下の条件２に示した要件２−１から要件２−６のいずれかに該当した場合に、通常負荷状態であると判断する。
低負荷状態である場合には、運転モードに「低劣化運転モード」を設定することにより、電池劣化を抑制し、また、通常負荷状態である場合には、運転モードに「通常運転モード」を設定することにより、組電池２に蓄えられた電力を積極的に放電することで、組電池の電力を有効に使用する。
【００５５】
条件１
要件１−１：単電池電圧Ｖ´の最小値が予め設定した低劣化運転移行値Ｖｐ´以上
要件１−２：組電池電圧Ｖの最小値が予め設定した低劣化運転移行値Ｖｐ以上
要件１−３：放電電力Ｗの最大値が予め設定した低劣化運転移行値Ｗｐ以下
要件１−４：放電電流Ｉの最大値が予め設定した低劣化運転移行値Ｉｐ以下
要件１−５：電力量Ｗの積算値が予め設定した低劣化運転移行値Ｗｆ以下
要件１−６：電流量Ｉの積算値が予め設定した低劣化運転移行値Ｉｆ以下
【００５６】
条件２
要件２−１：単電池電圧Ｖ´の計測値が予め設定した通常運転移行値Ｖｑ´以下
要件２−２：組電池電圧Ｖの計測値が予め設定した通常運転移行値Ｖｑ以下
要件２−３：放電電力Ｗの計測値が予め設定した通常運転移行値Ｗｑ以上
要件２−４：放電電流Ｉの計測値が予め設定した通常運転移行値Ｉｑ以上
要件２−５：電力量Ｗの積算値が予め設定した通常運転移行値Ｗｈ以上
要件２−６：電流量Ｉの積算値が予め設定した通常運転移行値Ｉｈ以上
なお、上述の各低劣化運転移行値及び各通常運転移行値は，最大値、最小値、平均値、積算値の前回分をメモリに記憶させ、その記憶データに対する最新データの変化の割合で指定することも可能である。
【００５７】
以上説明してきたように、本実施形態に係る蓄電システムによれば、「通常運転モード」と「低劣化運転モード」とを備えるので、負荷５の要求電力等の状況に応じて適切な運転モードを採用することが可能となる。これにより、例えば、通常負荷の状態では、「通常運転モード」を設定することで、電池容量を最大限に発揮することができ、組電池に蓄えられた電力を有効に利用することが可能となる。また、低負荷の状態では、「低劣化運転モード」を設定することで、放電電流を極力抑えることにより、電池の劣化を抑制することが可能となる。
また、上記運転モードの切替を自動で行うことにより、ユーザの手を煩わせることなく、電池の使用状態に応じて適切な運転モードを設定することが可能となる。
【００５８】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る蓄電システムの概略構成を示す図である。
【図２】開回路電圧と容量低下率との関係の一例を示した図である。
【図３】充電率と容量低下率との関係の一例を示した図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る蓄電システムの概略構成を示す図である。
【図５】通常運転モードに属する各種運転モードを例示して示した表である。
【符号の説明】
【００６０】
１，１´  蓄電システム
２  組電池
３，３´  制御装置
４  電力変換装置
５  負荷
【図１】
0005319903.tif 000002
【図２】
0005319903.tif 000003
【図３】
0005319903.tif 000004
【図４】
0005319903.tif 000005
【図５】
0005319903.tif 000006