(57)【要約】【課題】蓄電装置充放電システムにおいて、蓄電装置の容量劣化度を低減するように、充放電目標ＳＯＣと充放電電流レートを適切に設定することである。【解決手段】蓄電装置充放電システム１６は、複数の蓄電池ユニット２４から構成される蓄電装置１８と、制御装置２０と、蓄電装置１８の充放電目標ＳＯＣ、充放電電流レート及び容量劣化度を関連付ける関連データ３６を記憶する記憶装置２２を備える。制御装置２０は、充放電要求を取得する充放電要求取得部２８と、取得した充放電要求に対応して蓄電装置１８の容量劣化度を低減する方向に充放電目標ＳＯＣを設定する充放電目標ＳＯＣ設定部３０と充放電電流レートを設定する充放電電流レート設定部３２と、蓄電池ユニット２４の並列数を設定する並列数設定部３４を含む。【選択図】図１
2016034170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電または放電可能な蓄電装置と、
前記蓄電装置を充電または放電する際の目標となる充放電目標ＳＯＣ、前記蓄電装置を充電または放電する際に流す充放電電流レート、前記蓄電装置を充電または放電する際に生じる容量劣化度に基づいて、前記蓄電装置の充放電制御を行う制御装置と、
を備える、蓄電装置充放電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電装置充放電システムにおいて、
前記蓄電装置の前記充放電目標ＳＯＣ、前記充放電電流レート及び前記容量劣化度を関連付ける関連データを記憶する記憶装置を備え、
前記制御装置は、
前記蓄電装置から放電および前記蓄電装置に充電すべき充放電量を充放電要求として取得する充放電要求取得部と、
前記充放電要求取得部により取得した前記充放電要求に対し、前記関連データを参照して、前記容量劣化度を低減する方向に前記充放電目標ＳＯＣを設定する充放電目標ＳＯＣ設定部と、
前記関連データを参照して、前記容量劣化度を低減する方向に前記充放電電流レートを設定する充放電電流レート設定部と、
を備え、
前記充放電目標ＳＯＣと前記充放電電流レートの少なくとも１つを設定する、蓄電装置充放電システム。
【請求項３】
請求項２に記載の蓄電装置充放電システムにおいて、
前記記憶装置に記憶された前記関連データは、前記蓄電装置をある電流レートごと、かつ、あるＳＯＣ領域ごとに、ある回数ごと充電または放電した際に得られたデータである、蓄電装置充放電システム。
【請求項４】
請求項３に記載の蓄電装置充放電システムにおいて、前記関連データは、前記蓄電装置をある温度ごとに充電または放電した際に得られたデータである、蓄電装置充放電システム。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１に記載の蓄電装置充放電システムにおいて、
前記蓄電装置は、複数の蓄電池ユニットを並列に接続して構成され、並列数を変更できる並列数変更部を備え、
前記制御装置は、
前記充放電要求取得手段から得られた充放電要求に応じた充放電電流値に対し、前記充放電電流レート設定手段により前記容量劣化度を低減する方向に設定した前記充放電電流レートでは充放電要求を満たせない場合に、前記並列数変更手段によって前記充放電電流レートと前記充放電電流値を共に満たす前記並列数に変更する、蓄電装置充放電システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１に記載の蓄電装置充放電システムにおいて、  前記蓄電装置は負荷と電力源と共に電力送配電ネットワークに接続され、前記充放電要求部が取得する前記充放電要求は、当該ネットワークの電力の需給バランスを瞬時瞬時において確保して当該ネットワークの系統周波数の安定を図るための必要充放電量である、蓄電装置充放電システム。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１に記載の蓄電装置充放電システムにおいて、
前記蓄電装置は車両に搭載され、前記蓄電装置は、前記車両に搭載される電力機器に放電可能であり、
前記制御装置は、前記蓄電装置から前記電力機器に対する充放電制御を行う、蓄電装置充放電システム。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１に記載の蓄電装置充放電システムにおいて、
前記蓄電装置は負荷と電力源と共に電力送配電ネットワークに接続され、前記充放電要求部が取得する前記充放電要求は、予め算出しておいた負荷の需要電力量を基に、当該ネットワークの電力の需給バランスを確保して電力送配電ネットワーク内の需要供給の安定を図るための必要充放電量である、蓄電装置充放電システム。
【請求項９】
請求項１から５のいずれか１に記載の蓄電装置充放電システムにおいて、
前記充放電電流レート設定部は、
前記蓄電装置を充電または放電して変化するＳＯＣに応じて、前記充放電電流レートを変更する、蓄電装置充放電システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の蓄電装置充放電システムにおいて、
前記充放電電流レートに応じて容量劣化度を推定し、前記推定された各容量劣化度に基づいて、前記蓄電装置を充電または放電の全区間に渡る容量劣化度を推定する容量劣化度推定部を備える、蓄電装置充放電システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の蓄電装置充放電システムにおいて、
前記充放電電流レートを変更するＳＯＣ区間ごとに前記充放電電流レートを変更するパターンを電流レートパターンとして、複数の電流レートパターンの候補について、電流レートパターンを構成するパラメータの変動に対する容量劣化度の変化であるばらつき影響度を評価するばらつき影響度評価部と、
ばらつき影響度が最小となる電流レートパターンの候補を電流レートパターンに設定する電流レートパターン設定部と、を備える、蓄電装置充放電システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の蓄電装置充放電システムにおいて、
ばらつき影響度評価部は、
充放電電流レートまたはＳＯＣ区間について、ばらつき影響度を評価する、蓄電装置充放電システム。
【請求項１３】
請求項１０に記載の蓄電装置充放電システムにおいて、
前記制御装置は、
前記全区間を、蓄電装置に対する充電を一定電流値の下で行う定電流充電期間と、定電流充電によって蓄電装置の端子間電圧値が予め定めたＣＶ電圧値に達した後は端子間電圧を一定値に維持してさらに充電を行う定電圧充電期間とに分けて実行し、
定電流充電期間において生じる第１容量劣化度、及び定電圧充電期間において生じる第２容量劣化度をそれぞれ推定する容量劣化度推定部を含む、蓄電装置充放電システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の蓄電装置充放電システムにおいて、
前記定電圧充電期間における充電について、前記定電圧充電期間が開始するときのＳＯＣである定電圧充電開始ＳＯＣと前記第２容量劣化度との間の関係を関連付ける関連データを記憶する記憶装置を備え、
前記制御装置は、
前記ＣＶ電圧値と前記蓄電装置の内部抵抗値とに基づいて前記ＣＶ電圧値に対応する定電圧充電開始ＳＯＣを推定する定電圧充電開始ＳＯＣ推定部と、
関連データを参照して、前記推定された定電圧充電開始ＳＯＣに対応する第２容量劣化度を取得する、蓄電装置充放電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置充放電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置の充放電制御について、特許文献１には、リチウムイオン二次電池の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することが開示される。また、特許文献２には、鉛蓄電池の運用と劣化の関係についてデータを収集し、運用と劣化の関係を評価し、例えば充電間隔等の複数の運用条件と電池容量低下に関する感度をそれぞれ求め、タグチメソッドを用いて寿命推定を行うことが述べられている。
【０００３】
また、特許文献３には、二次電池を充電するに際し、充電電流の大きさを一定にする定電流領域と充電電圧の大きさを一定にする定電圧領域による充電について述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７０７７７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５９６６１号公報
【特許文献３】特開平５−１１１１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蓄電装置について、その充放電に伴って生じる容量の低下度を示す容量劣化度と、充放電の中心となる目標ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）である充放電ＳＯＣとの関係を調べてみると、蓄電装置の仕様や内部構造によって、同じ充放電目標ＳＯＣでも容量劣化度が異なることが分かった。また、蓄電装置の仕様や内部構造の相違によって、充放電電流値の大きさを示す充放電電流レートと容量劣化度の関係も異なることが分かった。
【０００６】
したがって、蓄電装置の容量劣化度を低減するように、蓄電装置の仕様や内部構造に応じて充放電目標ＳＯＣと充放電電流レートを適切に設定することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る蓄電装置充放電システムは、充電または放電可能な蓄電装置と、蓄電装置を充電または放電する際の目標となる充放電目標ＳＯＣ、蓄電装置を充電または放電する際に流す充放電電流レート、蓄電装置を充電または放電する際に生じる容量劣化度に基づいて、蓄電装置の充放電制御を行う制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、蓄電装置の容量劣化度を低減するように、蓄電装置の仕様や内部構造に応じて充放電目標ＳＯＣと充放電電流レートを適切に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態の蓄電装置充放電システムを含む電力送配電ネットワークの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の蓄電装置充放電システムにおいて、充放電目標ＳＯＣと充放電電流レートと容量劣化度の関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の蓄電装置充放電システムにおいて、充放電目標ＳＯＣと充放電電流レートと容量劣化度の関係を示す関連データの一例を示す図である。
【図４】図３の関連データについて使用温度の関係を示す図である。
【図５】図３の関連データについて充放電履歴の関係を示す図である。
【図６】図３とは別の関連データの例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態の蓄電装置充放電システムにおいて、算出した必要充放電量に応じた充放電目標ＳＯＣの設定と充放電電流レートの設定の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態の蓄電装置充放電システムを含む車両駆動制御システムの構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態の蓄電装置充放電システムにおいて、容量劣化度の推定等を行う制御装置の構成を示す図である。
【図１０】蓄電装置の充電を定電流充電期間と定電圧充電期間に分けて行うことを示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態の蓄電装置充放電システムにおいて、蓄電装置の内部抵抗値の変化を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態の蓄電装置充放電システムにおいて、蓄電装置のＳＯＣとＶｏｃの関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態の蓄電装置充放電システムにおいて、定電圧充電期間における容量劣化度である第２劣化度の変化を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態の蓄電装置充放電システムにおいて、充電の全区間に渡って行われる容量劣化度の推定を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態の蓄電装置充放電システムにおいて、充電電流パターンのパラメータであるＳＯＣを変更したときの第１劣化度の変化を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態の蓄電装置充放電システムにおいて、充電電流パターンのパラメータである充電電流レートを変更したときの第１劣化度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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、充放電目標ＳＯＣを所定の範囲内に収める蓄電装置の充放電制御として、アンシラリサービスの下にある蓄電装置充放電システムと、蓄電装置を搭載する車両の駆動制御システムを述べるが、これらは説明のための例示であって、これ以外の充放電量制御システムについても本発明が適用できる。
【００１１】
以下で説明する蓄電装置の容量、充放電目標ＳＯＣ、充放電電流レート等の値は、説明のための一例であって、蓄電装置充放電システムの仕様等に応じ、適宜変更することができる。
【００１２】
以下では、全ての図面において同一または対応する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、電力送配電ネットワーク１０の構成を示す図である。この電力送配電ネットワーク１０は、電力会社の火力発電所等の系統電源１２と、電力の需要家である工場１４と、太陽電池等の発電設備と蓄電装置とを有する独立発電事業者の蓄電装置充放電システム１６と、系統制御装置１３が接続される。蓄電装置充放電システム１６が系統電源１２と共に工場１４に給電するネットワークである。工場１４は、電力送配電ネットワーク１０の負荷となる。
【００１４】
系統制御装置１３は電力会社等により管理される装置である。系統制御装置１３は電力送配電ネットワーク１０の負荷変動（即ち、電力の需要変動）を検知し、電力送配電ネットワーク１０全体の需給バランスを維持するための指示を、系統電源１２および蓄電装置充放電システム１６の少なくとも一方に与える。需給バランスが崩れると電力送配電ネットワーク１０にて送配電される電気の周波数（以下、「系統周波数」とも言う）が変動する。系統周波数と基準周波数との差が一定の幅を超えると、需要者側の一部の機器や発電機の不具合が発生する可能性がある。
【００１５】
系統制御装置１３は負荷変動に応じて発電出力を調整するよう系統電源１２に通信ネットワークを介して指示することができる。具体的には電力需要が電力供給を上回ると発電出力を増加させるよう指示し、電力需要が電力供給を下回ると発電出力を減少させるよう指示する。
【００１６】
また、系統制御装置１３は負荷変動に応じて電力送配電ネットワーク１０に対して電力を放出または吸収するよう蓄電装置充放電システム１６に通信ネットワークを介して指示することができる。具体的には電力需要が電力供給を上回ると電力送配電ネットワーク１０に電力を放出するよう指示し、電力需要が電力供給を下回ると電力送配電ネットワーク１０から電力を吸収するよう指示する。
【００１７】
前者の系統電源１２による発電出力の変更には数分から１０分程度かかる。後者の蓄電装置充放電システム１６による電力供給の調整は瞬時に可能であるため、瞬時の負荷変動に対して特に有効である。
【００１８】
このように、電力送配電ネットワーク１０に蓄電装置充放電システム１６が接続されることによって、工場１４は、電力を供給される際、電力会社等の系統電源１２による電力の需給バランスが崩れても、系統制御装置１３の電力調整によって系統周波数の安定を図るアンシラリサービスを受けることができる。アンシラリサービスの下では、蓄電装置充放電システム１６は、電力送配電ネットワーク１０の電力の需給バランスを崩さないように、蓄電装置に対する充放電目標ＳＯＣについてその中心ＳＯＣとＳＯＣの振れ幅を所定の範囲にする充放電制御を行うように求められる。
【００１９】
蓄電装置充放電システム１６は、蓄電装置１８と、その充放電制御を行う制御装置２０と、制御装置２０に接続される記憶装置２２を備える。
【００２０】
蓄電装置１８は、複数の蓄電池ユニット２４を並列に接続した蓄電池ユニット部と、複数の蓄電池ユニット２４の並列数を変更できる並列数変更部２６を含む。
【００２１】
蓄電池ユニット２４としては、充放電が可能な二次電池であるリチウムイオン組電池が用いられる。リチウムイオン組電池に代えて、他の二次電池、高容量キャパシタを用いることができる。二次電池としては、ニッケル水素組電池、鉛蓄電池等を用いることができる。
【００２２】
並列数変更部２６は、複数の蓄電池ユニット２４の各一方端子をそれぞれ１つの端子としてまとめ、各他方端子のうちの所望数を相互接続して１つの端子とすることで、蓄電装置１８を所望の数の蓄電池ユニット２４を並列接続したものとする。かかる並列数変更部２６としては、複数のスイッチで構成される。例えば、１６個の蓄電池ユニット２４が設けられる場合、並列数変更部２６によって、１６個の中のＮ個が並列接続されるとすると、互いに並列接続されたＮ個の蓄電池ユニット２４が蓄電装置１８となる。Ｎは、今の場合、１から１６の中で任意に設定できる。並列数変更部２６を用いることで、各蓄電池ユニット２４の充放電電流値をＩとして、蓄電装置１８としては、Ｎ×Ｉの充放電電流値を取り出し、または受け入れることができる。
【００２３】
制御装置２０は、蓄電装置１８と情報のやりとりを行い、また記憶装置２２と情報のやりとりを行い、蓄電装置１８の充放電目標ＳＯＣ、充放電電流レート及び容量劣化度に基づいて、蓄電装置１８の充放電制御を行う。かかる制御装置２０としては、ハードウェア、あるいは、ハードウェアとソフトウェアの組合せによって構成することができる。制御装置２０は、系統制御装置１３が算出した系統周波数を安定させるために必要な充放電量を充放電要求として取得する充放電要求取得部２８と、取得した充放電要求に対応して蓄電装置１８の容量劣化度を低減する方向に充放電目標ＳＯＣを設定する充放電目標ＳＯＣ設定部３０と、同様に、充放電要求に対応して蓄電装置１８の容量劣化度を低減する方向に充放電電流レートを設定する充放電電流レート設定部３２と、並列数変更部２６に指示する蓄電池ユニット２４の並列数を設定する並列数設定部３４を含む。かかる機能の全部または一部は、プログラム実行装置（例えば制御装置２０に搭載可能なマイクロコンピュータ）上でプログラムを実行することによって、その機能を実行するようにしてもよい。  記憶装置２２は、例えば、制御装置２０で用いられるプログラム、データを格納するメモリとして使用されるが、ここでは特に、蓄電装置１８の充放電目標ＳＯＣ、充放電電流レート及び容量劣化度を関連付ける関連データ３６を記憶する場合について述べる。
【００２４】
関連データ３６の内容を述べる前に、蓄電装置１８の充放電目標ＳＯＣ、充放電電流レート及び容量劣化度について図２を用いて説明する。図２において、左端に示される矩形枠１９は、蓄電装置１８の充電状態を模式的に示すもので、その右側に示される９つの波形図は、蓄電装置１８において充放電が行われたときの容量劣化度を説明するための図である。
【００２５】
図２の左端の矩形枠１９は、蓄電装置１８の充電状態を示すもので、満充電のときが１．０Ａｈとしてある。この数値は説明のための例示であって、これ以外の数値であってもよい。蓄電装置１８は、充放電を繰り返すことで、満充電のときの電流時間積であるアンペアアワー（Ａｈ）が低下する。ここで、満充電のときが１．０Ａｈというのは、蓄電装置１８が製造された初期状態の値である。
【００２６】
矩形枠１９に、３つのアンペアアワーの領域３７，３８，３９が示されている。アンペアアワーの値の小さい方から、０．１Ａｈを中心とする領域３７、０．４Ａｈを中心とする領域３８、０．７Ａｈを中心とする領域３９である。これらの領域が充放電目標ＳＯＣである。
【００２７】
領域３７は、０．１Ａｈを中心として、その前後に０．０５Ａｈの幅を有する領域である。ここで、０．１Ａｈを、蓄電装置１８の初期の満充電状態である１．０Ａｈを基準とすると１０％の充電状態であるので、ここではこれを、充放電目標ＳＯＣの中心ＳＯＣ＝１０％と呼ぶことにする。このように充放電目標ＳＯＣを、蓄電装置１８の初期の満充電状態に対する充放電の指標として定義する。図２の例では、充放電目標ＳＯＣとは、蓄電装置１８の初期の満充電状態である１．０Ａｈに対し、どれだけのアンペアアワーの幅で充放電するかを示す値である。
【００２８】
このような定義を用いると、領域３７の充放電目標ＳＯＣは、中心ＳＯＣ＝１０％で、領域３７の範囲はその前後±５％の幅で、５％から１５％の値を有する。図２の例では、０．０５Ａｈから０．１５Ａｈの幅で充放電することを意味する。
【００２９】
同様に、領域３８の充放電目標ＳＯＣは、中心ＳＯＣ＝４０％で、領域３８の範囲はその前後±５％の幅で、３５％から４５％の値を有する。図２の例では、０．３５Ａｈから０．４５Ａｈの幅で充放電することを意味する。同様に、領域３９の充放電目標ＳＯＣは、中心ＳＯＣ＝７０％で、領域３９の範囲はその前後±５％の幅で、６５％から７５％の値を有する。図２の例では、０．６５Ａｈから０．７５Ａｈの幅で充放電することを意味する。
【００３０】
矩形枠１９の右側に並べてある波形図は、それぞれの充放電目標ＳＯＣ範囲内で０サイクルから３００サイクルの充放電を実施したときに、蓄電装置１８の容量がどの程度劣化するかを、充放電電流値の大きさを変えて示す模式図である。充放電電流値の大きさとして、充放電電流レートが用いられる。充放電電流レートは、蓄電装置１８の初期の満充電状態を示すアンペアアワーを１時間で除した値を１．０Ｃとしたものである。図２の例では、蓄電装置１８の初期の満充電状態を示すアンペアアワー＝１．０Ａｈであるので、充放電電流レート１．０Ｃ＝１．０Ａである。充放電電流値が０．５Ａであると、充放電電流レート＝０．５Ｃで、充放電電流値が１．５Ａであると、充放電電流レート＝１．５Ｃである。
【００３１】
図２では、充放電電流レートが０．５Ｃ，１．０Ｃ，１．５Ｃの場合の３つの波形図が示されている。領域３７の右側に並べてある３つの波形図は、充放電目標ＳＯＣ＝１０％±５％の範囲内のときに、充放電電流レートを０．５Ｃ，１．０Ｃ，１．５Ｃとして、０サイクルから３００サイクルまで充放電したときに、充放電の幅がどの程度狭まるかを示したものである。
【００３２】
充放電目標ＳＯＣ＝１０％±５％は、図２において、０．１Ａｈ±０．０５Ａｈで、０．０５Ａｈから０．１５Ａｈの範囲である。そして、充放電電流レート＝０．５Ｃとは、０．５Ａである。したがって、充放電目標ＳＯＣ＝０．１Ａｈから充放電目標ＳＯＣ＝０．１５Ａｈまで充電するには、（０．０５Ａｈ／０．５Ａ）＝０．１ｈかかる。同様に、充放電目標ＳＯＣ＝０．１５Ａｈから充放電目標ＳＯＣ＝０．０５Ａｈまで放電するには、｛（０．１５Ａｈ−０．０５Ａｈ）／０．５Ａ｝＝０．２ｈかかる。充放電電流レート＝１．０Ｃにすれば、これらの充放電に要する時間は１／２で済む。同様に、充放電電流レート＝１．５Ｃにすれば、これらの充放電に要する時間は１／３で済む。
【００３３】
蓄電装置１８は充放電を繰り返すと、満充電状態にできるアンペアアワーが次第に少なくなる。領域３７の右側の３つの波形図の一番右端の波形図で述べると、波形図の左端が充放電開始のとき、すなわち充放電サイクル数＝０サイクルのときで、波形図の右端が充放電サイクル数＝３００サイクルのときを示す。太い交流波形線は、充放電電流レート＝１．５Ｃのときの満充電状態にできるアンペアアワーの変化を示すもので、その包絡輪郭線が２つの破線で示されている。
【００３４】
充放電サイクル数＝０サイクルのときの２つの破線の間の間隔＝Ａが、蓄電装置１８の初期の満充電状態にできるアンペアアワーで、１．０Ａｈである。充放電サイクル数＝３００サイクルのときの２つの破線の間の間隔＝Ｂは、充放電を３００サイクル繰り返したときの蓄電装置１８を満充電状態にできるアンペアアワーである。このように、蓄電装置１８は、充放電を繰り返すと満充電状態にできるアンペアアワーが次第に少なくなる。Ｂ／Ａ（×１００％）は、充放電を繰り返したときの蓄電装置１８の容量維持率である。｛１−（Ｂ／Ａ）｝（×１００％）が、充放電を繰り返したときの蓄電装置１８の容量劣化度である。
【００３５】
定義より明らかなように、蓄電装置１８の容量維持率と容量劣化度の間には容量維持率＋容量劣化度＝１の関係式が成立する。つまり容量維持率と容量劣化度は、双対の関係にあるため、容量劣化度を低減するように充放電目標ＳＯＣを設定することは、容量維持率が増加するように充放電目標ＳＯＣを設定することに置き換えることができる。容量劣化度に基づき充放電制御を行うことは、増減方向を反対にすることで、容量維持率に基づき充放電制御を行うことと本質的に同じであるので、説明の便宜上、どちらか一方を例に取り説明を行う。
【００３６】
図２の右側の９つの波形図では、充放電目標ＳＯＣの違いを斜線の密度で示し、充放電電流レートの違いを交流波形線の太さで示した。
【００３７】
図２の例では、蓄電装置１８の容量劣化度は、充放電目標ＳＯＣによっても異なり、充放電電流レートによっても異なる。図２の蓄電装置１８の場合は、同じ充放電電流レートで比べると、充放電目標ＳＯＣ＝４０％±５％の範囲での場合が、他の充放電目標ＳＯＣの範囲での場合よりも、容量劣化度が少ない。また、図２の例では、同じ充放電目標ＳＯＣで比べると、充放電電流レートが小さいほど容量劣化度が少ない。
【００３８】
このような蓄電装置１８の充放電目標ＳＯＣ、充放電電流レート及び容量劣化度を関連付けたものが、記憶装置２２に記憶される関連データ３６である。図３は、関連データ３６を示す図である。関連データ３６は、蓄電装置１８について予め実験測定等を行うことで得られる。この例では、関連データ３６は、２つのマップから構成される。マップの１つは、充放電電流レートをパラメータとして、横軸に充放電目標ＳＯＣを取り、縦軸に容量維持率Ｂ／Ａを取ったものである。もう１つのマップは、見方を変えて、充放電目標ＳＯＣをパラメータとして、横軸に充放電電流レートを取り、縦軸に容量維持率Ｂ／Ａを取ったものである。これらのマップにおいて、容量維持率に代えて、容量劣化度を縦軸に取ってもよい。
【００３９】
図３の例において、最適範囲４０，４２は、容量維持率が安定して高い値を取る範囲である。容量維持率がこの最適範囲４０，４２となるように、充放電目標ＳＯＣと充放電電流レートを設定することで、蓄電装置１８の容量劣化度を低減できる。
【００４０】
上記では、関連データ３６をマップとして説明したが、充放電目標ＳＯＣ、充放電電流レート、容量劣化度の中の１つまたは２つを検索キーとして、残りを読み出せる様式であれば、上記に示すマップ以外のものであってもよい。例えば、充放電目標ＳＯＣ、充放電電流レートの２つを検索キーとして容量劣化度を読み出せるルックアップテーブル様式、数式等であってもよい。あるいは、容量劣化度を入力して、その容量劣化度となる充放電目標ＳＯＣと充放電電流レートの組み合わせを出力するＲＯＭ様式であってもよい。
【００４１】
上記の例では、充放電目標ＳＯＣ、充放電電流レート、容量劣化度の間の関係を示す関連データ３６について、蓄電装置１８の使用温度を加味していない。蓄電装置１８の諸特性に温度依存性がある場合は、関連データ３６を蓄電装置１８の使用温度毎に用意してもよい。図４は、蓄電装置１８の使用温度２５℃を中心温度として、低温側として１０℃、高温側として６０℃としたときの各関連データを示す図である。各温度における関連データのパラメータ、横軸、縦軸の内容は図３と同じである。
【００４２】
図４に蓄電装置１８の諸特性に温度依存性がある場合の２つの関連マップを示す。図４の例では、２５℃よりも低温側となる場合、高温側となる場合のいずれも、最も高い容量維持率の値は、２５℃のときの最も高い容量維持率よりも低い容量維持率となる。また、２５℃よりも低温側となる場合、高温側となる場合のいずれも、２５℃のときに比べて、容量維持率の充放電電流レートの依存性が緩やかになる。
【００４３】
上記では、容量維持率あるいは容量劣化度を、蓄電装置１８が製造された初期の満充電状態を基準として求めた。既に使用履歴がある蓄電装置１８については、その使用履歴によって既に低下している満充電状態を基準とした容量維持率あるいは容量低下率を用いてもよい。この場合、関連データ３６を、蓄電装置１８の使用履歴毎に揃える。図５は、蓄電装置１８の使用履歴が１００サイクル、３００サイクル、１０００サイクルのときの各関連データの例を示す図である。各使用履歴における関連データのパラメータ、横軸、縦軸の内容は図３と同じである。
【００４４】
図５の例では、使用履歴である充放電サイクル数が増加するに従い、容量維持率を示す特性線は、容量維持率を低下する方向に平行移動している。
【００４５】
上記では、蓄電装置１８が、図３で示される関連データ３６を有する物として説明した。複数の蓄電装置１８について、同じ仕様、同じ構造であれば、製造時のばらつき等を除けば、ほぼ同じ関連データ３６となる。仕様や構造が異なる蓄電装置１８の場合は、関連データが異なる。図６は、仕様、構造が異なる蓄電装置の関連データ３５の一例を示す図である。関連データ３５のパラメータ、縦軸、横軸の内容は図３の関連データ３６と同じである。図６において、最適範囲４４，４６は、容量維持率が安定して高い値を取る範囲である。図３と比較すると、充放電目標ＳＯＣの高い値の方に最適範囲４４があることが分かる。このように、蓄電装置の仕様、構造によって、容量劣化度を低減することができる充放電目標ＳＯＣ、充放電電流レートが異なる。
【００４６】
上記構成の作用、特に制御装置２０の各機能、記憶装置２２に格納される関連データ３６の内容について、図７を用いてさらに詳細に説明する。図７は、蓄電装置充放電システム１６において、系統制御装置１３で算出された系統周波数を安定させるために必要な充放電量を充放電要求として満たしながら、蓄電装置１８の容量劣化度を低減するように、充放電目標ＳＯＣの設定と充放電電流レートの設定を行う手順を示すフローチャートの一例である。図７の各手順は、制御装置２０における充放電制御の各処理手順にそれぞれ対応する。
【００４７】
まず、蓄電装置充放電システム１６の各構成要素の初期条件が設定される。そして、充放電目標ＳＯＣの中心ＳＯＣの設定が行われる（Ｓ１０）。中心ＳＯＣを含む充放電目標ＳＯＣは、電力送配電ネットワーク１０の全体のシステム設定から設定されることもあるが、蓄電装置充放電システム１６が系統電源１２や工場１４とは経済的に分離した独立発電事業者であるときは、蓄電装置充放電システム１６の最大利益等に基づいて設定が行われる。
【００４８】
一例として、充放電目標ＳＯＣの中心ＳＯＣが蓄電装置１８の容量劣化度を予め設定された値以下にする方針の下で設定されるものとする。蓄電装置１８の特性が関連データ３６で示される場合には、充放電目標ＳＯＣの中心ＳＯＣは、約４０％から約６０％の間の範囲の適当な値に設定されることになる。また、蓄電装置１８の特性が関連データ３５で示される場合には、充放電目標ＳＯＣの中心ＳＯＣは、約６５％から約８０％の間の範囲の適当な値に設定されることになる。このように、蓄電装置１８の容量劣化度を考慮すると、充放電目標ＳＯＣの中心ＳＯＣは、蓄電装置１８の仕様、構造等によって異なる値に設定されることになる。以下では、蓄電装置１８の諸特性に温度依存性がある場合、使用履歴がある場合の一例を挙げる。また、蓄電装置１８が関連データ３６の特性を有するものとして説明を続ける。
【００４９】
なお、充放電目標ＳＯＣの中心ＳＯＣは、蓄電装置１８の使用状況等で、必ずしも容量劣化度を予め設定された値以下とする値に設定されないこともある。例えば、蓄電装置充放電システム１６が系統電源１２からの夜間給電を受けて充電を行い、工場１４に対し昼間放電を行うシステムであるときには、夜間給電が完了した早朝の時点では充放電目標ＳＯＣの中心ＳＯＣは蓄電装置１８の満充電状態に近い値に設定されていることになる。また、蓄電装置充放電システム１６が太陽電池の発電によって充電が行われるシステムであるときには、日照状況に応じて充放電目標ＳＯＣの中心ＳＯＣの設定が行われる。
【００５０】
充放電目標ＳＯＣの中心ＳＯＣの設定が行われると、次に、蓄電装置１８の関連データ３６の参照が行われる（Ｓ１２）。関連データ３６は、使用温度、使用履歴毎に記憶装置２２に格納されているので、蓄電装置１８の使用温度、使用履歴を指定して、記憶装置２２から読み出すことができる。関連データ３６が読み出されると、設定された充放電目標ＳＯＣの中心ＳＯＣの下で、蓄電装置１８の容量劣化度が予め設定された値以下になる方向に充放電電流レート、並列数の設定が行われる。図７では、条件Ｓ設定（Ｓ１４）として、充放電目標ＳＯＣ＝ＳＯＣ（Ｓ）、容量劣化度＝ＤＧ（Ｓ）、充放電電流レート＝ＣＲ（Ｓ）、並列数＝Ｎ（Ｓ）と設定されることが示されている。
【００５１】
図３の関連データ３６を参照して条件Ｓの設定の一例を説明する。制御装置２０の充放電目標ＳＯＣ設定部３０において、充放電目標ＳＯＣの中心ＳＯＣが４０％に設定された場合（Ｓ１０）、中心ＳＯＣ＝ＳＯＣ（Ｓ）＝４０％である。容量劣化度の目標最大値を、例えば容量劣化度＝ＤＧ（Ｓ）＝０．１とする。ＤＧ（Ｓ）＝０．１とは、容量維持率Ｂ／Ａ＝０．９のことである。中心ＳＯＣ４０％時の容量劣化度がＤＧ（Ｓ）＝０．１となるよう充放電電流レート設定部３２で充放電電流レートを設定する。ここでは、充放電電流レート＝ＣＲ（Ｓ）＝０．５Ｃに設定されるとする。並列数は、蓄電装置１８の標準並列接続数に設定される。標準並列接続数を１２個とすると、並列数＝Ｎ（Ｓ）＝１２である。
【００５２】
このように条件Ｓの設定が行われると、その条件Ｓの下で蓄電装置１８の充放電制御が実行される。系統制御装置１３は、系統電源１２が供給できる電力と、負荷である工場１４の需要バランスを見て、工場１４が安定した電力の供給が出来る充放電量を算出する。工場１４の需要よりも系統電源１２が供給できる電力が１００ｋｗ少ない場合、系統制御装置１３は、１００ｋｗ分放電するよう、充放電要求取得部２８へ放電要求を与える。工場１４の需要よりも系統電源１２が供給できる電力が１００ｋｗ多い場合、系統制御装置１３は、１００ｋｗ分充電するよう、充放電要求取得部２８へ充電要求を与える。系統制御装置１３で算出された充放電量は、制御装置２０の充放電要求取得部２８にて、充放電要求として取得される（Ｓ１６）。
【００５３】
充放電要求が取得されると、その要求を満たすために条件Ｓで十分か否かの判断が行われる（Ｓ１８）。判断が肯定であれば、条件Ｓの下での充放電制御が維持され、設定を終了する。判断が否定であれば、充放電要求と蓄電装置１８の劣化度の低減との両立を図るために、Ｓ２０以下の手順に進む。
【００５４】
Ｓ１８が否定された場合、まず、中心ＳＯＣ＝ＳＯＣ（Ｓ）は変更せず、充放電電流レート設定部３２により、充放電電流レートを変更することで充放電要求を満たすことが可能か判断する（Ｓ２０）。図３の例では、ＳＯＣ（Ｓ）＝４０％であれば、充放電電流レートが０．５Ｃ、１．０Ｃ、１．５Ｃのいずれの場合でも、蓄電装置１８の容量劣化度が小さい。例えば、充放電電流レートを１．５Ｃに設定した場合、ＳＯＣ（Ｓ）＝４０％であれば、中心ＳＯＣが１０％、中心ＳＯＣ８０％のときに比べ、蓄電装置１８の容量劣化度を抑えることができる。この場合、容量劣化度は、ＤＧ（Ｓ）より大きな値となるが、例えば予め定めた容量劣化度の最大値ＤＧ（ｍａｘ）以下を許容範囲とすればよい。
【００５５】
したがって、充放電電流レート＝ＣＲ（Ｓ）＝０．５Ｃから３倍の充放電電流レート＝１．５Ｃに変更することで充放電要求を満たすことができ、さらに充放電電流レートを３倍にしたことで大きくなる容量劣化度がＤＧ（ｍａｘ）以下であれば、中心ＳＯＣ＝ＳＯＣ（Ｓ）と設定でき、Ｓ２０の判断が肯定される。
【００５６】
そこで、条件１として、充放電目標ＳＯＣ＝ＳＯＣ（Ｓ）、容量劣化度＝ＤＧ（１）、充放電電流レート＝ＣＲ（１）、並列数＝Ｎ（Ｓ）と設定され、その条件の下で充放電制御が行われる。この例では、ＣＲ（１）は、ＤＧ（１）が、ＤＧ（ｍａｘ）以下の値となるように選択して設定される（Ｓ２２）。
【００５７】
上記の例で、蓄電装置１８の特性が、充放電目標ＳＯＣの中心ＳＯＣ＝４０％のときに充放電電流レートが１．５Ｃ以下であれば容量劣化度がＤＧ（ｍａｘ）以下である場合には、ＣＲ（１）は、１．５Ｃ以下の範囲で充放電要求を満たす値に設定することができる。かかる充放電電流レートの変更設定は、制御装置２０の充放電電流レート設定部３２の機能によって実行される。
【００５８】
Ｓ２０の判断が否定された場合、制御装置２０の並列数設定部３４により並列数をＮ（Ｓ）から変更して充放電要求を満たすことが可能であるか判断が行われる（Ｓ２４）。例えば、上記の例で、充放電電流レートが１．５Ｃでは容量劣化度をＤＧ（ｍａｘ）以下とできるが、１．５Ｃでは充放電要求を満たせず、充放電電流レートが１．８Ｃであれば充放電要求を満たせる場合であるとすると、並列数をＮ（Ｓ）＝１２から、１２×（１．８Ｃ／１．５Ｃ）＝１４．４以上のＮ（１）＝１５とする。このように並列数を設定することで、充放電電流レートをＣＲ（１）＝１．５Ｃに維持でき、蓄電装置１８の容量劣化度をＤＧ（ｍａｘ）以下に維持できるので、Ｓ２４の判断が肯定される。
【００５９】
そこで、条件２として、充放電目標ＳＯＣ＝ＳＯＣ（Ｓ）、容量劣化度＝ＤＧ（１）、充放電電流レート＝ＣＲ（１）、並列数＝Ｎ（１）と設定され、その条件の下で充放電制御が行われる。ここで、ＣＲ（１）は、ＤＧ（１）が、ＤＧ（ｍａｘ）以下の値となるように選択して設定され、Ｎ（１）は、並列数の最大値であるＮ（ｍａｘ）以下となるように選択される（Ｓ２６）。かかる並列数の変更設定は、制御装置２０の並列数設定部３４の機能によって実行される。
【００６０】
Ｓ２４の判断が否定された場合、制御装置２０の充放電目標ＳＯＣ設定部３０により充放電電流レートをＣＲ（Ｓ）で、充放電目標ＳＯＣを変更して充放電要求を満たすことが可能か判断される（Ｓ２８）。この場合の例としては、充放電要求を満たす充放電電流レートでは蓄電装置１８の容量劣化度がＤＧ（ｍａｘ）を超えてしまう場合が挙げられる。この場合、図３の例では、容量劣化度が予め設定された値以下となる充放電目標ＳＯＣは５０％前後であるので、ＳＯＣ（Ｓ）を５０％に変更して、容量劣化度をＤＧ（ｍａｘ）以下にすることが可能か判断する。
【００６１】
Ｓ２８の判断が肯定された場合、条件３として、充放電目標ＳＯＣ＝ＳＯＣ（１）、容量劣化度＝ＤＧ（１）、充放電電流レート＝ＣＲ（Ｓ）、並列数＝Ｎ（１）と設定され、その条件の下で充放電制御が行われる。ここで、ＳＯＣ（１）、ＣＲ（Ｓ）は、ＤＧ（１）が、ＤＧ（ｍａｘ）以下の値となるように設定され、Ｎ（１）は、並列数の最大値であるＮ（ｍａｘ）以下となるように選択される（Ｓ３０）。かかる充放電目標ＳＯＣの変更設定は、制御装置２０の充放電目標ＳＯＣ設定部３０の機能によって実行される。
【００６２】
Ｓ２０の判断手順と、Ｓ２８の判断手順の順序は入れ替えても構わない。すなわち、Ｓ１８の判断が否定された場合Ｓ２８の判断を行い、Ｓ２８の判断が否定された場合次にＳ２０の判断し、次いでＳ２４の判断を行うものとしてもよい。
【００６３】
Ｓ２８の判断が否定された場合、充放電要求を満たすには蓄電装置１８の容量劣化度がＤＧ（ｍａｘ）を超えることになる。その場合には、蓄電装置１８の容量劣化に伴うコストアップと、充放電要求を満たして工場１４に給電することの利益とを勘案して適当な条件設定を行うことになる（Ｓ３２）。
【００６４】
以上のように、系統制御装置１３は負荷である工場１４へ安定に供給するための充放電量を算出し、蓄電装置充放電システム１６では、その充放電量を充放電要求として満たしながら、蓄電装置１８の容量劣化度を低減するように、充放電目標ＳＯＣの設定と充放電電流レートの設定等が行われて、蓄電装置１８の充放電制御が実行される。
【００６５】
上記では、蓄電装置１８の充放電制御において、充放電目標ＳＯＣを所定の範囲に収めることが必要な例として、アンシラリサービスの下にある蓄電装置１８の充放電制御を述べた。すなわち、電力会社等の系統電源１２と共に電力送配電ネットワーク１０に接続される蓄電装置充放電システム１６は、当該ネットワークの電力の需給バランスを崩さないように、充放電目標ＳＯＣを所定の範囲に収めることが求められる。
【００６６】
その他の例としては、車両に搭載される蓄電装置の充放電制御が挙げられる。そこでは、蓄電装置が過充電や過放電にならないように、また、繰り返し充放電による容量劣化度を抑制するように、蓄電装置のＳＯＣが所定の範囲となるように充放電制御が行われる。図８は、蓄電装置充放電システム４８を含む車両駆動制御システム５０の構成を示す図である。車両駆動制御システム５０は、車両５２に搭載されるエンジン５４と回転電機５６と蓄電装置充放電システム４８を備える。回転電機５６は車両５２に搭載される電力機器で、図１における負荷である工場１４に相当する。
【００６７】
蓄電装置充放電システム４８は、図１の蓄電装置充放電システム１６とほぼ同じ構成である。すなわち、車両５２に搭載される蓄電装置５８と、その充放電制御を行う制御装置６０と、記憶装置６２を備える。制御装置６０は、充放電要求取得部６４と、充放電目標ＳＯＣ設定部６６と、充放電電流レート設定部６８を含み、記憶装置６２には、蓄電装置５８の充放電目標ＳＯＣ、充放電電流レート、容量劣化度を関連付ける関連データ７０が格納される。
【００６８】
制御装置６０は、蓄電装置５８の並列数の変更が行われないことを除けば、図７で説明したと同様の手順で、車両からの充放電要求と蓄電装置５８の容量劣化度の低減とを両立させるように、充放電目標ＳＯＣと充放電電流レートを適切な値に設定する。
【００６９】
また、動力源として電池の電荷が使用されるとＳＯＣが低下していく。逆に回生や発電機からの充電が行われるとＳＯＣが増加する。車両ではこの変化が常時組み合わされて発生しているため、現在のＳＯＣに合わせて、入出力される電流レートを制限してもよい。さらに、入出力される電流レートの値からＳＯＣの時間変化等を予測し、各予測時刻において入出力可能な電流レートを演算し、一定時間後までに出力可能な電流量などの情報として車両へ通知してもよい。
【００７０】
別の実施例として、予め算出しておいた負荷の需要電力量を基に電力送配電ネットワーク１０の電力の需給バランスを確保して電力送配電ネットワーク１０内の需要供給の安定を図るデマンドレスポンスの一例を示す。
【００７１】
負荷となる工場１４で必要とされる電力量を過去の使用電力量から推定して予め算出しておき、算出値を記憶装置２２に記憶し（図示せず）、系統電源１２が供給できる電力と
、該算出値を基にした負荷である工場１４の需要電力とから、電力送配電ネットワーク１０内の需要供給の安定を図るようにしてもよい。工場１４が使用する電力のピークを平準化するように電流レートを制御してもよい。本実施例の場合も、図７記載の手順で、蓄電装置１８の容量劣化度を低減するように、中心ＳＯＣおよび充放電電流レートを設定することが出来る。
【００７２】
以上のように、上記構成によれば、蓄電装置の充放電目標ＳＯＣと充放電電流レートの２つの変数、場合によっては蓄電装置を構成する蓄電池ユニットの並列接続の数を適切に選択することで、充放電要求と、蓄電装置の容量劣化度の低減とを両立させて、適切な充放電制御を行うことができる。
【００７３】
以下では、蓄電装置１８を充放電する際の容量劣化度の推定の方法と、容量劣化度を低減する方法について説明する。以下では、蓄電装置１８の充電について詳細に説明するが、放電についても電流の流れ方が逆になるだけで、同様に適用が可能である。
【００７４】
図９は、容量劣化度の推定と容量劣化度の低減のための制御装置２０の構成を示す図である。制御装置２０は、図１で説明した充放電要求取得部２８等の他に、容量劣化度推定部８０と、ＳＯＣに応じて充放電電流レートを変更するパターンを電流レートパターンとして、容量劣化度を低減するように電流レートパターンを設定する電流レートパターン設定部８２と、電流レートパターンの設定の際に、電流レートパターンのパラメータのばらつきが容量劣化度にどのように影響するかを評価するばらつき影響度評価部８４を含んで構成される。
【００７５】
蓄電装置１８の充放電の全区間に渡って容量劣化度を推定する一例として、蓄電装置１８の充電処理の全区間について説明する。図１０は、蓄電装置１８の充電方法を示す図である。図１０（ａ）は、横軸にＳＯＣを取り、縦軸に蓄電装置１８の端子間電圧値を取った図で、（ｂ）の横軸は（ａ）と同じＳＯＣで、縦軸は充電電流値である。
【００７６】
図１０に示されるように、蓄電装置１８に対する充電制御の初期は充電電流の大きさを一定値ＩCCとする定電流充電が行われる。この期間が定電流充電期間で、図２等で説明した充電電流レートを一定値とした充電に相当する。これによって端子間電圧値が次第に上昇して予め定めたＣＶ電圧値であるＶCVとなると、端子間電圧を一定値に維持してさらに充電を続ける。この期間が定電圧充電期間である。これによって充電電流値が次第に小さくなり、予め定めた充電終了電流値ＩEとなると、充電制御を終了する。
【００７７】
定電流充電期間においては、充電は一定の充電電流レートで行われるので、その容量劣化度は、充電電流レートの大きさとＳＯＣが分かれば、図３から図６で説明した内容に基づいて求めることができる。そこで、定電圧充電期間における容量劣化度を求めることができれば、図１０の充電制御の全区間についての容量劣化度を推定できることになる。以下では、図３から図６で説明した充放電電流レートが一定のときの容量劣化度を第１劣化度とし、定電圧充電が開始するＳＯＣ以降の一定電圧の下の充電による容量劣化度を第２劣化度とする。
【００７８】
定電圧充電期間における第２劣化度を実験的に調べると、定電圧充電を開始するときのＳＯＣが小さいほど、容量劣化度が大きくなる傾向にあることが分かった。ここで、定電圧充電を開始するときのＳＯＣをＳＯＣCVとすると、ＳＯＣCVは、定電圧充電を開始するときの蓄電装置１８の開放電圧Ｖｏｃが分かれば、蓄電装置１８の開放電圧値Ｖｏｃと充電状態値ＳＯＣとの間の関係を示すＶｏｃ−ＳＯＣ関係に基づいて求めることができる。定電圧充電を開始するときの蓄電装置１８の開放電圧Ｖｏｃは、ＣＶ電圧ＶCVと、定電圧充電を開始するときの蓄電装置１８の内部抵抗値Ｒによる電圧降下に基づいて求めることができる。すなわち、ＳＯＣCVに対応する開放電圧Ｖｏｃ＝ＶCV−ＩCC×Ｒで求められる。なお、ＣＶ電圧値であるＶCVは、蓄電装置１８の仕様が定まれば、経験的な値として設定することができる。例えば、蓄電装置１８がリチウムイオン単電池の場合、ＶCVは、約４．１Ｖから約４．４Ｖの範囲の電圧値として設定される。
【００７９】
図１１は、蓄電装置１８の内部抵抗値Ｒと、蓄電装置１８が充放電したサイクル数との関係を示す図である。サイクル数＝０のときのＲ0は、蓄電装置１８の初期の内部抵抗値で、蓄電装置１８の仕様が定まれば、実験的に求めることができる。図１１を用いることで、充放電を繰り返した蓄電装置１８についても、その内部抵抗値Ｒを求めることができる。これにより、定電圧充電を開始するときの開放電圧Ｖｏｃ＝ＶCV−ＩCC×Ｒを算出することができる。
【００８０】
図１２は、蓄電装置１８のＶｏｃ−ＳＯＣ関係の一例を示す図である。Ｖｏｃ−ＳＯＣ関係は、横軸がＳＯＣで縦軸がＶｏｃである。図１２は、リチウムイオン電池の一般的な特性として、実験的に求めることができる。図１２を用いて、定電圧充電を開始するときの開放電圧Ｖｏｃに対応するＳＯＣとして、ＳＯＣCVを求めることができる。
【００８１】
図１３は、リチウムイオン電池について、ＳＯＣCVと第２劣化度との関係を実験的に求めた結果を模擬した図である。横軸はＳＯＣCV、縦軸は第２劣化度である。図１３に示されるように、定電圧充電を開始するときのＳＯＣCVが小さいほど、容量劣化度が大きくなる。この例ではＳＯＣCVが７０％以上のときは、ほぼ一定の容量劣化度となる。
【００８２】
図３から図６で説明した内容と、図１３のデータを用いることで、蓄電装置１８の充放電制御の全区間についての容量劣化度を推定することができる。ここでは、図１４を用いて、蓄電装置１８の充電制御処理の全区間に渡る容量劣化度の推定処理について述べる。この処理は、制御装置２０の容量劣化度推定部８０の機能によって実行することができる。
【００８３】
図１４（ａ）は、蓄電装置１８について満充電制御を行うときに、充電が進行するにつれて充電電流値をどのように変化させたかを示す図で、横軸にＳＯＣを取り、縦軸には充電電流レートで充電電流値を示した。図１０では、定電流充電期間中は定電流値で充電するものとしたが、図３の充放電目標ＳＯＣと充放電電流レートと容量劣化度の関係を示す関連データの一例からは、ＳＯＣが５０％前後では充電電流レートを大きく設定しても、容量劣化度の増加は少ないので、他のＳＯＣ領域よりも大きな充電電流レートに設定している。ＳＯＣが５０％前後の領域を除く領域では、ＳＯＣが５０％前後の領域と同じ充電電流レートでは容量劣化度が増加することになるので、充電電流レートを小さくする。このように、容量維持率が向上するようにＳＯＣに応じて充電電流レートを変更している。例えば、定電圧充電が開始するＳＯＣが８０％であるとすると、ＳＯＣが０％から４０％の間は１．０Ｃで充電し、ＳＯＣが４０％から６０％の間は１．５Ｃで充電し、ＳＯＣが６０％から８０％の間は０．５Ｃで充電する。ＳＯＣが８０％から１００％の間は、定電圧充電期間として、ＶCVの一定値の下で充電する。
【００８４】
図１４（ｂ）は、横軸を図１４（ａ）のＳＯＣと一致させ、縦軸に第１劣化度と第２劣化度を取って示した図である。第１劣化度は、定電流充電期間であるＳＯＣが０％から８０％について、図３（ａ）の縦軸の容量維持率を容量劣化度＝（１−容量維持率）で書き替え、これを第１劣化度とした。第２劣化度は、定電圧充電期間であるＳＯＣ８０％から１００％について図１３のデータを用いた。この場合のＳＯＣの全区間に渡る容量劣化度は、以下のようにして推定される。
【００８５】
ＳＯＣが０％から４０％の間は１．０Ｃで充電するので、図１４（ｂ）を用いて、１．０Ｃについての第１劣化度をＳＯＣ０％から４０％の間で積算しこれをＤ１とする。ＳＯＣが４０％から６０％の間は１．５Ｃで充電するので、図１４（ｂ）を用いて、１．５Ｃについての第１劣化度をＳＯＣ４０％から６０％の間で積算し、これをＤ２とする。ＳＯＣが６０％から８０％の間は０．５Ｃで充電するので、図１４（ｂ）を用いて、０．５Ｃについての第１劣化度をＳＯＣ６０％から８０％の間で積算し、これをＤ３とする。ＳＯＣが８０％から１００％の間は、定電圧充電が開始されるＳＯＣが８０％であるので、図１３からＳＯＣ８０％の時点の第２劣化度を求め、これをＤ４とする。なお、図１４（ｂ）において、第１劣化度の積算した値Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の大きさを斜線で示した。
【００８６】
ＳＯＣ全区間に渡る容量劣化度は、この例では、全区間の容量劣化度推定値＝Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４と算出できる。
【００８７】
図１４では、ＳＯＣに応じて充電電流レートを変更したが、充電電流レートのパターンである電流レートパターンは、容量劣化度の推定誤差、センサ精度等による外乱によりそのパターンを構成するパラメータが多少変動しても、容量劣化率があまり変化しないことが望ましい。以下では、図１５、図１６を用いて、複数の電流レートパターンの候補について、電流レートパターンを構成するパラメータの変動に対する容量劣化度の変化であるばらつき影響度を評価して、複数の電流レートパターンの候補の中からばらつき影響度が最小となる電流レートパターンを決定する場合の一例について説明する。この処理は、制御装置２０の電流レートパターン設定部８２と、ばらつき影響度評価部８４の機能によって実行される。
【００８８】
図１５は、電流レートパターンのパラメータであるＳＯＣを変動させたときの第１劣化度の変動を示す図である。図１５（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ上段と下段の２つの図で構成されているが、それぞれの下段の図は、図１４の（ａ）に対応し、上段の図は、図１４の（ｂ）に対応する。図１５（ａ），（ｂ），（ｃ）の下段の図には、図１４の電流レートパターンと同じＳＯＣの電流レートパターンを実線８６で示し、実線８６の電流レートパターンからＳＯＣを＋５％変動させた電流レートパターンを一点鎖線８７で示し、実線８６の電流レートパターンからＳＯＣを−５％変動させた電流レートパターンを破線８８で示した。
【００８９】
すなわち、実線８６の電流レートパターンは、ＳＯＣが０％から４０％の間は１．０Ｃで充電し、ＳＯＣが４０％から６０％の間は１．５Ｃで充電し、ＳＯＣが６０％から８０％の間は０．５Ｃで充電するパターンである。一点鎖線８７の電流レートパターンは、ＳＯＣが０％から４５％の間は１．０Ｃで充電し、ＳＯＣが４５％から６５％の間は１．５Ｃで充電し、ＳＯＣが６５％から８０％の間は０．５Ｃで充電するパターンである。また、破線８８の電流レートパターンは、ＳＯＣが０％から３５％の間は１．０Ｃで充電し、ＳＯＣが３５％から５５％の間は１．５Ｃで充電し、ＳＯＣが５５％から８０％の間は０．５Ｃで充電するパターンである。
【００９０】
図１５の例では、図１４で説明した電流レートパターンについて、電流レートパターンを構成するパラメータとしてＳＯＣを±５％ずらしている。その変動に対する容量劣化度の変化であるばらつき影響度は、図１５（ａ），（ｂ），（ｃ）の上段の図において、図１４で説明した第１劣化度Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３がどのように変化するかによって評価できる。第２劣化度Ｄ４は、ＳＯＣが変われば変化するが、この例では変化しないものとしている。
【００９１】
図１５（ａ）には、ＳＯＣの変動＝０％に対する第１劣化度をＤ１0，Ｄ２0，Ｄ３0として、それぞれを斜線で示した。図１５（ａ）は図１４と同じで、Ｄ１0，Ｄ２0，Ｄ３0は、図１４のＤ１，Ｄ２，Ｄ３に対応する。図１５（ｂ）には、ＳＯＣの変動＝＋５％に対する第１劣化度をＤ１+，Ｄ２+，Ｄ３+として、それぞれを斜線で示した。図１５（ｃ）には、ＳＯＣの変動＝−５％に対する第１劣化度をＤ１-，Ｄ２-，Ｄ３-として、それぞれを斜線で示した。
【００９２】
図１６は、電流レートパターンのパラメータである充電電流レートを変動させたときの第１劣化度の変動を示す図である。図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ上段と下段の２つの図で構成されているが、それぞれの下段の図は、図１４の（ａ）に対応し、上段の図は、図１４の（ｂ）に対応する。図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）の下段の図には、図１４の電流レートパターンと同じ充電電流レートを有する電流レートパターンを実線８６で示し、実線８６の電流レートパターンから充電電流レートを＋０．１Ｃ変動させた電流レートパターンを一点鎖線８９で示し、実線８６の電流レートパターンから充電電流レートを−０．１Ｃ変動させた電流レートパターンを破線９０で示した。
【００９３】
すなわち、実線８６の電流レートパターンは、ＳＯＣが０％から４０％の間は１．０Ｃで充電し、ＳＯＣが４０％から６０％の間は１．５Ｃで充電し、ＳＯＣが６０％から８０％の間は０．５Ｃで充電するパターンである。一点鎖線８９の電流レートパターンは、ＳＯＣが０％から４０％の間は１．１Ｃで充電し、ＳＯＣが４０％から６０％の間は１．６Ｃで充電し、ＳＯＣが６０％から８０％の間は０．６Ｃで充電するパターンである。また、破線９０の電流レートパターンは、ＳＯＣが０％から４０％の間は０．９Ｃで充電し、ＳＯＣが４０％から６０％の間は１．４Ｃで充電し、ＳＯＣが６０％から８０％の間は０．４Ｃで充電するパターンである。
【００９４】
図１６の例では、図１４で説明した電流レートパターンについて、電流レートパターンを構成するパラメータとして充電電流レートを±０．１Ｃずらしている。その変動に対する容量劣化度の変化であるばらつき影響度は、図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）の上段の図において、図１４で説明した第１劣化度Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３がどのように変化するかによって評価できる。図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）の上段の図には、充電電流レートが、０．４Ｃ，０．５Ｃ，０．６Ｃ，０．９Ｃ，１．０Ｃ，１．１Ｃ，１．４Ｃ，１．５Ｃ．１．６Ｃのときの第１劣化度とＳＯＣの関係を示した。なお、第２劣化度Ｄ４は、ＳＯＣが変われば変化するが、この例では変化しないものとしている。
【００９５】
図１６（ａ）には、充電電流レートの変動＝０％に対する第１劣化度をＥ１0，Ｅ２0，Ｅ３0として、それぞれを斜線で示した。図１６（ａ）は図１４と同じで、Ｅ１0，Ｅ２0，Ｅ３0は、図１４のＤ１，Ｄ２，Ｄ３に対応する。図１６（ｂ）には、充電電流レートの変動＝＋０．１Ｃに対する第１劣化度をＥ１+，Ｅ２+，Ｅ３+として、それぞれを斜線で示した。図１６（ｃ）には、充電電流レートの変動＝−０．１Ｃに対する第１劣化度をＥ１-，Ｅ２-，Ｅ３-として、それぞれを斜線で示した。
【００９６】
このようにして、図１４で説明した電流レートパターンについて、ＳＯＣ、充電電流レートの変動についての第１劣化度への影響度を評価することができる。同様にして、図１３で説明したものと異なる電流レートパターンについて、ＳＯＣ、充電電流レートの変動についての第１劣化度への影響度を評価することができる。そこで、複数の電流レートパターンを候補として準備し、それぞれについて、ＳＯＣ、充電電流レートの変動についての第１劣化度への影響度であるばらつき影響度を評価して比較することで、ばらつき影響度が最小の電流レートパターンを決定することができる。そこで、ばらつき影響度が最小となる電流レートパターンの候補を電流レートパターンに設定すれば、容量変化率の推定誤差、センサ精度等による外乱によるパラメータの変動に堅牢な充放電制御が可能となる。
【符号の説明】
【００９７】
１０  電力送配電ネットワーク、１２  系統電源、１３  系統制御装置、１４  工場、１６，４８  蓄電装置充放電システム、１８，５８  蓄電装置、１９  矩形枠、２０，６０  制御装置、２２，６２  記憶装置、２４  蓄電池ユニット、２６  並列数変更部、２８，６４  充放電要求取得部、３０，６６  充放電目標ＳＯＣ設定部、３２，６８  充放電電流レート設定部、３４  並列数設定部、３５，３６，７０  関連データ、３７，３８，３９  領域、４０，４２，４４，４６  最適範囲、５０  車両駆動制御システム、５２  車両、５４  エンジン、５６  回転電機、８０  容量劣化度推定部、８２  電流レートパターン設定部、８４  ばらつき影響度評価部、８６  実線、８７，８９  一点鎖線、８８，９０  破線。
【図１】
2016034170.tif 000003
【図２】
2016034170.tif 000004
【図３】
2016034170.tif 000005
【図４】
2016034170.tif 000006
【図５】
2016034170.tif 000007
【図６】
2016034170.tif 000008
【図７】
2016034170.tif 000009
【図８】
2016034170.tif 000010
【図９】
2016034170.tif 000011
【図１０】
2016034170.tif 000012
【図１１】
2016034170.tif 000013
【図１２】
2016034170.tif 000014
【図１３】
2016034170.tif 000015
【図１４】
2016034170.tif 000016
【図１５】
2016034170.tif 000017
【図１６】
2016034170.tif 000018