(57)【要約】【課題】充放電に伴う蓄電池の劣化の進行並びに寿命のばらつきを抑制する。【解決手段】制御装置２の制御部20は、複数の蓄電装置１のうちで充電レベルが所定範囲(制限範囲)内にある蓄電装置１について、当該蓄電装置１を充放電する充放電部(充電回路部11及び放電回路部12)を所定時間毎に交代で動作させる。したがって、充電レベルが低い(残存容量が少ない)蓄電池10の放電が長時間継続されたり、あるいは、充電レベルが高い（残存容量が多い）蓄電池10の充電が長時間継続される可能性が低下する。その結果、充放電に伴う蓄電池10の劣化の進行並びに寿命のばらつきを抑制することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電池と、当該複数の蓄電池をそれぞれ充電し且つ放電させる複数の充放電部と、当該複数の充放電部の充電動作及び放電動作を各別に制御する制御部とを有し、当該制御部は、前記複数の蓄電池のうちで充電レベルが所定の範囲内にある蓄電池について、当該蓄電池を充放電する前記充放電部を交代で動作させることを特徴とする蓄電池制御システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記充放電部を所定時間毎に交代で動作させることを特徴とする請求項１記載の蓄電池制御システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記充放電部を前記充電レベルに応じて交代で動作させることを特徴とする請求項１記載の蓄電池制御システム。
【請求項４】
前記制御部は、充電動作と放電動作とでそれぞれ個別に前記所定範囲が設定されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の蓄電池制御システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記蓄電池の充電レベルが低い順に前記充放電部に充電動作を行わせるとともに、前記蓄電池の充電レベルが高い順に前記充放電部に放電動作を行わせることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の蓄電池制御システム。
【請求項６】
前記制御部は、全ての前記蓄電池の前記充電レベルが前記所定範囲内にない場合、全ての前記充放電部を順次交代で動作させることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の蓄電池制御システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記複数の蓄電池の劣化度合を推定し、当該劣化度合の低い蓄電池から優先的に充放電させるように前記充放電部の動作の順番を決定することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の蓄電池制御システム。
【請求項８】
前記制御部は、需要電力が所定の下限値未満である前記蓄電池については、前記充放電部の放電動作を停止させることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の蓄電池制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池の充電と放電を制御する蓄電池制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力需要が少なくなる夜間に電力を貯蔵(充電)し、電力需要が多くなる昼間に、貯蔵した電力を使用(放電)することで電力系統の需給バランスを平準化することが行われている。例えば、特許文献１に記載されている従来例では、建物の各階に蓄電池が設置され、それぞれの蓄電池が深夜(電力料金の安価な時間帯)に一斉に充電され、昼間の時間帯に各蓄電池から順番に放電されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９９２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１記載の従来例においては、予め決めれたスケジュールに従って複数の蓄電池から順番に放電しているため、電力需要が少ない時間帯に放電する蓄電池と、電力需要が多い時間帯に放電する蓄電池との間で残存容量に大きな差が生じる場合があった。さらに、残存容量に大きな差がある状態で複数の蓄電池が一斉に充電される場合、各蓄電池の充電量のばらつきが大きくなってしまう虞があった。そして、このようにアンバランスな充放電が繰り返されると、蓄電池の劣化が進み易くなり、寿命にばらつきが生じるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、充放電に伴う蓄電池の劣化の進行並びに寿命のばらつきを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の蓄電池制御システムは、複数の蓄電池と、当該複数の蓄電池をそれぞれ充電し且つ放電させる複数の充放電部と、当該複数の充放電部の充電動作及び放電動作を各別に制御する制御部とを有し、当該制御部は、前記複数の蓄電池のうちで充電レベルが所定の範囲内にある蓄電池について、当該蓄電池を充放電する前記充放電部を交代で動作させることを特徴とする。
【０００７】
この蓄電池制御システムにおいて、前記制御部は、前記充放電部を所定時間毎に交代で動作させることが好ましい。
【０００８】
この蓄電池制御システムにおいて、前記制御部は、前記充放電部を前記充電レベルに応じて交代で動作させることが好ましい。
【０００９】
この蓄電池制御システムにおいて、前記制御部は、充電動作と放電動作とでそれぞれ個別に前記所定範囲が設定されることが好ましい。
【００１０】
この蓄電池制御システムにおいて、前記制御部は、前記蓄電池の充電レベルが低い順に前記充放電部に充電動作を行わせるとともに、前記蓄電池の充電レベルが高い順に前記充放電部に放電動作を行わせることが好ましい。
【００１１】
この蓄電池制御システムにおいて、前記制御部は、全ての前記蓄電池の前記充電レベルが前記所定範囲内にない場合、全ての前記充放電部を順次交代で動作させることが好ましい。
【００１２】
この蓄電池制御システムにおいて、前記制御部は、前記複数の蓄電池の劣化度合を推定し、当該劣化度合の低い蓄電池から優先的に充放電させるように前記充放電部の動作の順番を決定することが好ましい。
【００１３】
この蓄電池制御システムにおいて、前記制御部は、需要電力が所定の下限値未満である前記蓄電池については、前記充放電部の放電動作を停止させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の蓄電池制御システムは、充放電に伴う蓄電池の劣化の進行並びに寿命のばらつきを抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１を示すシステム構成図である。
【図２】同上における制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態２を示すシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る蓄電池制御システムの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
(実施形態１)
本実施形態のシステム構成図を図１に示す。本実施形態の蓄電池制御システムは、複数(図示は３台のみ)の蓄電装置１と、各蓄電装置１の充放電を制御する制御装置２とを備える。
【００１８】
蓄電装置１は、鉛蓄電池などの蓄電池10と、蓄電池10を充放電する充放電部とを備える。なお、充放電部は、蓄電池10を充電する充電回路部11と、蓄電池10を放電させる放電回路部12とを有する。充電回路部11は、交流を直流に変換するAC/DCコンバータと、交流から変換された直流を所望の電圧の直流に変換するDC/DCコンバータとを有している。放電回路部12は、蓄電池10から放電される直流を所望の電圧の直流に変換するDC/DCコンバータと、所望電圧の直流を交流に変換するDC/ACコンバータ(インバータ)とを有している。これらの蓄電装置１は、系統連系保護装置５を介して商用の交流電力系統(以下、電力系統と略す。)100並びに分電盤４に接続されている。
【００１９】
分電盤４は、一次側に系統連系保護装置５が接続される主幹ブレーカと、主幹ブレーカの２次側に分岐接続される複数の分岐ブレーカとがボックスに収納されて構成される。そして、複数の分岐ブレーカの負荷端子にそれぞれ負荷機器３が接続されている。系統連系保護装置５は、蓄電装置１を電力系統100と系統連系させるとともに蓄電装置１から電力系統100への逆潮流を防止するものである。
【００２０】
制御装置２は、制御部20、電力計測部21、記憶部22などを備える。電力計測部21は、電力系統100から供給される電力(以下、系統電力と呼ぶ。)と、系統連系保護装置５から分電盤４を経由して負荷機器３に供給される電力(以下、負荷電力と呼ぶ。)とを計測する。なお、系統電力並びに負荷電力の各計測値は電力計測部21から制御部20に渡され、制御部20によって記憶部22に保存される。さらに制御部20は、蓄電池10の電池電圧や充放電電流の履歴などに基づいて、各蓄電装置１の蓄電池10の充電状態を検出し、検出した充電状態を記憶部22に保存している。充電状態(State Of Charge)とは、充電レベルとも呼ばれ、定格容量に対する残存容量の比率で定義される(日本工業規格JIS C8905参照)。
【００２１】
制御部20は、マイクロコンピュータを主構成要素とし、メモリ(図示せず)に記憶されているプログラムをマイクロコンピュータで実行することによって、種々の機能(処理)を実現する。制御部20では、基本的に深夜料金の時間帯で各蓄電装置１に充電を行わせ、主として昼間の時間帯に各蓄電装置１に放電を行わせる。ただし、蓄電池10が100％の充電レベルまで充電され且つ0％まで放電されることが繰り返されると、蓄電池100の寿命が短縮されてしまう場合がある。そこで本実施形態では、複数の蓄電装置１のうちで充電レベル(SOC)が所定の範囲(以下、制限範囲と呼ぶ。)内にある蓄電装置１のみを制御装置１の制御対象とし、制御対象の蓄電装置１の充放電部(充電回路部11又は放電回路部12)を一定時間毎に交代で動作させる。
【００２２】
次に、制御装置２の制御部20が各蓄電装置１の充放電部(充電回路部11又は放電回路部12)を制御する手順について、図２のフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００２３】
制御部20は、マイクロコンピュータに内蔵されているタイマを用いて一定時間をカウントし(ステップS1)、一定時間が経過したら(ステップS2)、充電期間か否かを判断する(ステップS3)。なお、充電期間とは、上述したように電力会社が深夜料金を適用する時間帯のことである。
【００２４】
制御部20は、充電期間と判断すると、複数の蓄電装置１のうちからその時点における充電レベルが制限範囲内にある蓄電装置１を抽出する(ステップS4)。ただし、「蓄電装置１の抽出」とは、各蓄電装置１に割り当てられている固有の識別番号を選出することである。例えば、３台の蓄電装置１に１番から３番までの識別番号が割り当てられており、１番と３番の蓄電装置１の充電レベルが制限範囲内にあり、２番の蓄電装置１の充電レベルが制限範囲外にある場合、１番と３番の識別番号が制御部20によって抽出(選出)される。
【００２５】
続いて、制御部20は抽出した識別番号に対して、所定のルールに則って充電の順番を決定する(ステップS5)。「所定のルール」とは、例えば、識別番号の昇順又は降順であって所定時間経過ごとに動作開始する識別番号を変更してもよいし、あるいは、充電レベルが低い順(残存容量の少ない順)であっても構わない。そして、制御部20は決定した順番に従って、充電電力に対して必要最低限の蓄電装置１の充電回路部11に充電を開始させる(ステップS6)。なお、充電レベルが制限範囲外にある蓄電装置１、例えば、識別番号２番の蓄電装置１について、制御部20は、充電中であれば充電回路部11を停止させ(ステップS7)、その後、タイマをリセットする(ステップS8)。以降、充電期間においては、ステップS1〜S8の処理が繰り返し実行され、全ての蓄電装置１が制限範囲の上限を超える充電レベルまで充電される。
【００２６】
一方、充電期間でなく放電期間と判断すると、制御部20は、複数の蓄電装置１のうちからその時点における充電レベルが制限範囲内にある蓄電装置１を抽出する(ステップS9)。なお、充電期間における充電レベルの制限範囲と、放電期間における充電レベルの制限範囲とは、同一であっても構わないし、異なっていても構わない。例えば、充電期間の制限範囲を10〜80％とし、放電期間の制限範囲を20〜90％とすればよい。
【００２７】
続いて、制御部20は抽出した識別番号に対して、所定のルールに則って放電の順番を決定する(ステップS10)。「所定のルール」とは、例えば、充電期間と同様に識別番号の昇順又は降順であって所定時間経過ごとに動作開始する識別番号を変更してもよいし、あるいは、充電レベルが高い順(残存容量の多い順)であっても構わない。そして、制御部20は決定した順番に従って、放電電力に対して必要最低限の蓄電装置１の放電回路部12に放電を開始させる(ステップS11)。なお、充電レベルが制限範囲外にある蓄電装置１について、制御部20は、放電中であれば放電回路部12を停止させ(ステップS12)、その後、タイマをリセットする(ステップS8)。以降、放電期間においては、ステップS1〜S3，S9〜S12，S8の処理が繰り返し実行される。
【００２８】
上述のように本実施形態では、制御装置２の制御部20が、複数の蓄電装置１のうちで充電レベルが所定範囲(制限範囲)内にある蓄電装置１について、当該蓄電装置１を充放電する充放電部(充電回路部11及び放電回路部12)を所定時間毎に交代で動作させる。したがって、充電レベルが低い(残存容量が少ない)蓄電池10の放電が長時間継続されたり、あるいは、充電レベルが高い（残存容量が多い）蓄電池10の充電が長時間継続される可能性が低下する。その結果、充放電に伴う蓄電池10の劣化の進行並びに寿命のばらつきを抑制することができる。また、複数の蓄電装置１から一斉に放電したり、複数の蓄電装置１へ一斉に充電する場合と比較して、放電又は充電する蓄電装置１を一定時間毎に交代で充放電電力に対して必要最低限の台数を動作させることにより、充電回路部11や放電回路部12を、効率の高い高負荷領域で動作させることができる。ただし、制御部20が複数の蓄電装置１の充放電部を所定時間毎に交代で動作させる代わりに、それぞれの充電レベルに応じて充放電部を交代で動作させても構わない。例えば、充電期間において、制御部20は、充電レベルの高い蓄電装置１の充電回路部11から動作を開始させ、充電レベルが制限範囲の上限に達した時点で次の蓄電装置１の充電回路部11に交代して動作させればよい。
【００２９】
(実施形態２)
本実施形態のシステム構成図を図３に示す。ただし、本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるから、実施形態１と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
本実施形態においては、太陽電池６とパワーコンディショナ７からなる太陽光発電システムが追加されている。太陽電池６の発電電力(直流電力)がパワーコンディショナ７で交流電力に変換され、系統連系保護装置５を介して蓄電装置１や負荷機器３に供給される。また、太陽光発電システムから供給される交流電力(パワーコンディショナ７の出力電力)が制御装置２の電力計測部21で計測される。なお、パワーコンディショナ７の出力電力(以下、太陽光発電電力と呼ぶ。)の計測値は電力計測部21から制御部20に渡され、制御部20によって記憶部22に保存される。
【００３１】
制御部20は、太陽光発電電力の計測値が負荷電力の計測値を上回っている場合、蓄電装置１の充電回路部11を動作させて太陽光発電電力の余剰分で蓄電池10を充電させる。また、太陽光発電電力の計測値が負荷電力の計測値を下回っている場合(太陽光発電電力の計測値がゼロの場合を含む。)、制御部20は、蓄電装置１の放電回路部12を動作させて太陽光発電電力の不足分を蓄電池10の放電電力で賄う。つまり、本実施形態では、図２のフローチャートにおける充電期間の判断(ステップS3)を、太陽光発電電力の計測値と負荷電力の計測値との大小関係に基づいて行うことになる。ただし、ステップS3以外の処理については、実施形態１と共通である。
【００３２】
ここで、夏場の晴天時のように太陽光発電電力が負荷電力を大幅に上回り、全ての蓄電装置１が制限範囲の上限まで充電された後も余剰電力の生じる場合がある。このような場合、太陽光発電電力の余剰電力を蓄電装置１の蓄電池10に充電すれば、太陽光発電電力を無駄なく利用することができる。一方、雨天の昼間や夜間のように太陽光発電電力が負荷電力を大幅に下回り、蓄電装置１の蓄電池10の充電レベルが制限範囲の下限値に達してしまう場合がある。このような場合、充電レベルが制限範囲の下限値以下になった後も蓄電装置１から放電すれば、電力系統100から供給される系統電力を抑制して電力料金を節約することができる。
【００３３】
そこで本実施形態における制御部20は、充電期間又は放電期間の何れにおいても、充電レベルが制限範囲内の蓄電装置１が一つも抽出できなかった場合、全ての蓄電装置１を順次交代で制限範囲を超えて充電又は放電させる。これにより、太陽光発電電力を無駄なく利用するとともに、電力系統100から供給される系統電力を抑制して電力料金を節約することができる。なお、制限範囲を超えて充電又は放電させる蓄電装置１の順番は、例えば、識別番号の昇順や降順であって所定時間経過ごとに動作開始する識別番号を変更しても良いし、あるいは、充電レベルが低い順もしくは高い順であってもよい。
【００３４】
(実施形態３)
本実施形態の構成は実施形態１又は実施形態２と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
【００３５】
本実施形態においては、制御装置２の制御部20が蓄電装置１の蓄電池10の劣化度合を推定している。蓄電池10の劣化度合は、例えば、蓄電池10の内部抵抗の変化量に基づいて推定することができる。そして、制御部20は、図２のフローチャートのステップS5及びステップS10の処理において、劣化度合の低い蓄電池10から優先的に充電又は放電させるように充電及び放電の順番を決定する。ただし、劣化度合がしきい値を超えている蓄電池10は充電及び放電の制御対象から除外したり、あるいは制限範囲を狭めることが好ましい。
【００３６】
ところで、既に説明したように蓄電装置１の放電回路部12は定格電力を出力しているときに最も効率よく動作することができる。したがって、蓄電装置１から負荷機器３に供給される電力が放電回路部12の定格電力よりも大幅に少ない場合、蓄電装置１から負荷機器３に電力を供給するよりも、電力系統100から供給する方が効率的である。
【００３７】
そこで本実施形態における制御部20は、需要電力が所定の下限値未満である蓄電装置１については放電回路部12の動作を停止させるようにしている。例えば、蓄電装置１の放電回路部12の定格電力を1kWとし、複数の負荷機器３で消費される負荷電力の合計が2.3kWと仮定した場合、１番目と２番目の蓄電装置１からそれぞれ定格電力が供給されるが、３番目の蓄電装置１からは定格電力よりも大幅に少ない0.3kWしか供給されない。このような場合、制御部20は３番目の蓄電装置１に対する需要電力が0.3kWしかないので、当該３番目の蓄電装置１の放電回路部12の動作を停止させる。これにより、蓄電装置１の放電回路部12を効率的に動作させることができて、蓄電池制御システム全体の効率向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  蓄電装置
２  制御装置
10  蓄電池
11  充電回路部(充放電部)
12  放電回路部(充放電部)
20  制御部
【図１】
2012210077.tif 000003
【図２】
2012210077.tif 000004
【図３】
2012210077.tif 000005