(57)【要約】【課題】ニッケル水素二次電池の充電状態を高く維持しつつ、自己放電量を抑えることができる定置用蓄電システムを提供する。【解決手段】制御装置１３０は、ニッケル水素二次電池１１０の充電状態を示す状態量が充電完了を示す目標値となるまでニッケル水素二次電池１１０を充電し、かつ、ニッケル水素二次電池１１０の充電後にニッケル水素二次電池１１０の放電を行うことで状態量を目標値から所定量低下させる第１の制御を実行するように充放電装置１２０を制御する。そして、制御装置１３０は、第１の制御の実行後に、定置用蓄電システム１００の外部の電気負荷３００に対して放電を行う第２の制御を実行するように充放電装置１２０を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両において使用済みのニッケル水素二次電池を用いた定置用蓄電システムであって、
前記ニッケル水素二次電池により構成される蓄電池と、
前記蓄電池を充放電する充放電装置と、
前記充放電装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記蓄電池の充電状態を示す状態量が充電完了を示す目標値となるまで前記蓄電池を充電し、かつ、前記蓄電池の充電後に前記蓄電池の放電を行うことで前記状態量を前記目標値から所定量低下させる第１の制御を実行するように前記充放電装置を制御し、
前記第１の制御の実行後に、前記定置用蓄電システムの外部の電気負荷に対して放電を行う第２の制御を実行するように前記充放電装置を制御する、定置用蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は定置用蓄電システムに関し、特に、車両において使用済みのニッケル水素二次電池を用いた定置用蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、定置用蓄電システムを開示する。この定置用蓄電システムは、店舗、工場、住宅などで定置型電源として用いられ、住宅等の電気機器と接続される。また、この定置用蓄電システムは、外部電源と接続され、外部電源から供給される電力を蓄えることができる。この定置用蓄電システムは、ニッケル水素二次電池を備える。このニッケル水素二次電池には、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載されていた使用済み（中古品）の二次電池が含まれる。このように、この定置用蓄電システムにおいては、使用済みの車両用ニッケル水素二次電池が再利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１６６０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
節電の観点から電力ピークカットという動きが広まっている。電力ピークカットとは、電力需要のピークにあたる時間帯の商用電源の電力消費を低減することである。電力ピークカットに対応するため、定置用蓄電システムは、電力需要のピークにあたる時間帯以外の時間帯にニッケル水素二次電池の充電を行い、充電された電力を、たとえば、電力需要のピークの時間帯に使用する。したがって、定置用蓄電システムにおいては、ニッケル水素二次電池の充電が行なわれてから、電力の消費が開始されるまでの間隔が長くなる傾向にある。この間隔が長くなると、ニッケル水素二次電池の自己放電量が大きくなり問題である。
【０００５】
また、定置用蓄電システムにおいては、電力需要のピークにあたる時間帯に消費できる電力をなるべく大きくするために、ニッケル水素二次電池のＳＯＣ（ニッケル水素二次電池の満充電状態に対する現在の蓄電量を百分率で表したもの）を電力の使用前になるべく高くしておくことが望ましい。しかしながら、ニッケル水素二次電池のＳＯＣが高い状態においては、自己放電反応が発生しやすいので、自己放電量が大きくなり問題である。
【０００６】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ニッケル水素二次電池の充電状態を高く維持しつつ、自己放電量を抑えることができる定置用蓄電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のある局面に従う定置用蓄電システムは、車両において使用済みのニッケル水素二次電池を用いた定置用蓄電システムであって、蓄電池と、充放電装置と、制御装置とを備える。蓄電池は、ニッケル水素二次電池により構成される。充放電装置は、蓄電池を充放電する。制御装置は、充放電装置を制御する。制御装置は、蓄電池の充電状態を示す状態量（ＳＯＣ）が充電完了を示す目標値となるまで蓄電池を充電し、かつ、蓄電池の充電後に蓄電池の放電を行うことで状態量を目標値から所定量低下させる第１の制御を実行するように充放電装置を制御する。そして、制御装置は、第１の制御の実行後に、定置用蓄電システムの外部の電気負荷に対して放電を行う第２の制御を実行するように充放電装置を制御する。
【０００８】
このように、この定置用蓄電システムにおいては、ニッケル水素二次電池の充電状態を示す状態量が目標値となった後、状態量は所定量（たとえば、ＳＯＣで１％）低下させられる。これにより、状態量を所定量低下させない場合よりも、ニッケル水素二次電池の自己放電量が抑えられる。したがって、この定置用蓄電システムによれば、ニッケル水素二次電池のＳＯＣが高い状態であっても自己放電量を抑えることができる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ニッケル水素二次電池の充電状態を高く維持しつつ、自己放電量を抑えることができる定置用蓄電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】定置用蓄電システムの構成を示すブロック図である。
【図２】定置用蓄電システムにおける充放電制御を説明するためのフローチャートである。
【図３】ニッケル水素二次電池のＳＯＣの遷移を示す図である。
【図４】第１の放電制御の有無によるニッケル水素二次電池の放電量の内訳を比較する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１２】
＜定置用蓄電システムの構成＞
図１は、この実施の形態の定置用蓄電システム１００の構成を示すブロック図である。図１を参照して、定置用蓄電システム１００は、たとえば、店舗、工場、住宅等で使用される定置型電源として用いられる。定置用蓄電システム１００は、工場等に設置される電気負荷３００と接続される。これにより、定置用蓄電システム１００は、電気負荷３００に対して電力を供給することができる。また、定置用蓄電システム１００は、外部電源２００と接続される。これにより、定置用蓄電システム１００は、外部電源２００から供給される電力を蓄えることができる。
【００１３】
電気負荷３００としては、たとえば、設備機器等やエアコン等の家電製品がある。外部電源２００としては、たとえば、太陽光発電機、自家発電機、および送電線を介して電力の供給が行なわれる商用電力等がある。
【００１４】
定置用蓄電システム１００は、消費電力監視装置４００と通信可能である。消費電力監視装置４００は、定置用蓄電システム１００が設置された構内の各電気負荷の消費電力を監視している。たとえば、消費電力監視装置４００は、電気負荷３００の消費電力を常時監視している。消費電力監視装置４００は、構内に設置された各電気負荷の総消費電力が所定量を超えた場合に、定置用蓄電システム１００に対して放電要求を通知する。定置用蓄電システム１００は、消費電力監視装置４００からの放電要求を取得して、電気負荷３００への電力供給を開始する。また、消費電力監視装置４００は時計機能を備える。たとえば、消費電力監視装置４００は、この時計機能を用いることで電気料金が低額である時間帯が訪れた場合にニッケル水素二次電池１１０の充電要求を定置用蓄電システム１００に通知する。定置用蓄電システム１００は、消費電力監視装置４００からの充電要求を取得して、ニッケル水素二次電池１１０の充電を開始する。
【００１５】
定置用蓄電システム１００は、ニッケル水素二次電池１１０、充放電装置１２０、制御装置１３０、および通信装置１４０を備える。ニッケル水素二次電池１１０は、ハイブリッド車両や電気自動車等の車両に搭載されていた使用済みのニッケル水素二次電池である。
【００１６】
充放電装置１２０は、ニッケル水素二次電池１１０の充放電を行う装置である。たとえば、充放電装置１２０は、電力変換を行う装置である。充放電装置１２０は、外部電源２００から供給される交流電力を直流電力に変換し、直流電力をニッケル水素二次電池１１０に充電する。また、充放電装置１２０は、ニッケル水素二次電池１１０から供給される直流電力を交流電力に変換し、交流電力を電気負荷３００に供給する。
【００１７】
通信装置１４０は、消費電力監視装置４００と通信を行う通信モジュールである。たとえば、通信装置１４０は、有線ＬＡＮや無線ＬＡＮを介した通信に対応可能な通信モジュールで構成される。
【００１８】
制御装置１３０は、充放電装置１２０を制御するコントローラである。制御装置１３０は、構内の総消費電力が所定量を超えた場合に消費電力監視装置４００から電気負荷３００への電力供給指示を受け付ける。制御装置１３０は、消費電力監視装置４００から電力供給指示を受け付けると、ニッケル水素二次電池１１０に蓄えられた電力を放電するように充放電装置１２０を制御する。
【００１９】
制御装置１３０は、ニッケル水素二次電池１１０の入出力電流を検知する不図示の電流センサの検出値を用いることでニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣを算出する。制御装置１３０は、ニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣの状況に応じて、ニッケル水素二次電池１１０の充放電を制御する。
【００２０】
上述したように、定置用蓄電システム１００においては、たとえば電気料金が低額である時間帯（たとえば、深夜の時間帯）にニッケル水素二次電池１１０の充電が行なわれ、構内の総消費電力が所定量以上である時間帯（たとえば、昼間の時間帯）に放電が行なわれる。したがって、ニッケル水素二次電池１１０の充電が行なわれてから電力の消費が開始されるまでの間隔が長くなる傾向にある。この間隔が長くなると、ニッケル水素二次電池１１０の自己放電量が大きくなり問題である。
【００２１】
また、構内の総消費電力が所定量以上である時間帯に消費できる電力をなるべく大きくするために、定置用蓄電システム１００においては、放電前にニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣをなるべく高くしておくことが望ましい。しかしながら、ニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣが高い状態においては自己放電反応が発生しやすい。
【００２２】
この実施の形態に従う定置用蓄電システム１００において、制御装置１３０は、ニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣが充電完了を示す目標値となるまでニッケル水素二次電池１１０を充電し、かつ、ニッケル水素二次電池１１０の充電後にニッケル水素二次電池１１０の放電を行うことでＳＯＣを目標値から所定量低下させる第１の制御を実行するように充放電装置１２０を制御する。そして、制御装置１３０は、第１の制御の実行後に、定置用蓄電システム１００の外部の電気負荷３００に対して放電を行う第２の制御を実行するように充放電装置１２０を制御する。
【００２３】
このように、この定置用蓄電システム１００においては、ニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣが目標値となった後、ＳＯＣは所定量（たとえば、１％）低下させられる。これにより、ＳＯＣを所定量低下させない場合よりも、ニッケル水素二次電池１１０の自己放電量が抑えられる。したがって、この定置用蓄電システムによれば、ニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣが高い状態であっても自己放電量を抑えることができる。
【００２４】
なお、この実施の形態においては、ニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣを基準にニッケル水素二次電池１１０の充電および放電が行なわれる。しかしながら、必ずしもこのような構成には限定されない。たとえば、ニッケル水素二次電池１１０の電圧値を基準にニッケル水素二次電池１１０の充電および放電が行なわれてもよい。要するに、ニッケル水素二次電池１１０の充電状態を示す状態量に基づいて、ニッケル水素二次電池１１０の充電および放電が行なわれればよい。
【００２５】
また、ニッケル水素二次電池の自己放電のメカニズムは次の通りである。ニッケル水素二次電池１１０の正極は、水酸化ニッケルにより構成される。ニッケル水素二次電池１１０の負極は、水素吸蔵合金により構成される。水素吸蔵合金とは、水素を取り込む性質を有する合金である。ニッケル水素二次電池１１０が充電されると、ニッケル水素二次電池１１０の正極では、水酸化ニッケルが水酸イオンと反応して、オキシ水酸化ニッケルが生成される。充電完了直後の高ＳＯＣ状態においては、オキシ水酸化ニッケルの分子構造が不安定であるため、オキシ水酸化ニッケルは、分子構造が安定した水酸化ニッケルに変化しようとする。ニッケル水素二次電池１１０の充電完了直後、オキシ水酸化ニッケルは、水と反応することにより水酸化ニッケルに変化する。この反応が自己放電反応である。
【００２６】
＜充放電制御＞
図２は、定置用蓄電システム１００におけるニッケル水素二次電池１１０の充放電制御を説明するためのフローチャートである。定置用蓄電システム１００においては、たとえば、電気料金が低額である時間帯（たとえば、深夜時間帯）にニッケル水素二次電池１１０の充電が行なわれる。この場合には、たとえば、電気料金が低額である時間帯が到来した場合に消費電力監視装置４００から通知される充電要求が取得されると、制御装置１３０は、ニッケル水素二次電池１１０の充電を開始するよう充放電装置１２０を制御する（ステップＳ１００）。
【００２７】
ニッケル水素二次電池１１０の充電が開始されると、制御装置１３０は、不図示の電流センサの検出値を用いて、ニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣが充電完了を示す目標値（９０％）に到達したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。ＳＯＣが目標値に到達していないと判断されると（ステップＳ１１０においてＮＯ）、制御装置１３０は、ニッケル水素二次電池１１０の充電を継続するよう充放電装置１２０を制御する。以下、ＳＯＣが目標値に到達するまでニッケル水素二次電池１１０を充電する制御は充電制御と称される。
【００２８】
一方、ＳＯＣが目標値に到達したと判断されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御装置１３０は、速やかに放電を開始するよう充放電装置１２０を制御する（ステップＳ１２０）。放電が開始されると、制御装置１３０は、ニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣが所定量（たとえば、１％）低下したか否かを判断する（ステップＳ１３０）。以下、ＳＯＣを目標値から所定量低下させる制御は第１の放電制御と称される。ＳＯＣが所定量低下していないと判断されると（ステップＳ１３０においてＮＯ）、制御装置１３０は、放電を継続させるよう充放電装置１２０を制御する。
【００２９】
一方、ＳＯＣが所定量低下したものと判断されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、制御装置１３０は、放電を停止するよう充放電装置１２０を制御する（ステップＳ１４０）。放電が停止すると、制御装置１３０は、消費電力監視装置４００から電力供給の開始指示が出されたか否かを判断する（ステップＳ１５０）。たとえば、消費電力監視装置４００は、定置用蓄電システム１００が設置された構内の総消費電力が所定量を超えた場合に、制御装置１３０に対して電気負荷３００への電力供給指示を出す。
【００３０】
消費電力監視装置４００から電力供給の開始指示が出されていない場合には（ステップＳ１５０においてＮＯ）、制御装置１３０は、消費電力監視装置４００から電力供給の開始指示が出されるまで待機する。この待機状態において、ニッケル水素二次電池１１０の自己放電が生じる。
【００３１】
一方、消費電力監視装置４００から電力供給の開始指示が出された場合には（ステップＳ１５０においてＹＥＳ）、制御装置１３０は、電気負荷３００への電力供給を開始するよう充放電装置１２０を制御する（ステップＳ１６０）。以下、電気負荷３００に対してニッケル水素二次電池１１０が蓄えた電力の放電が行なわれる制御は第２の放電制御と称される。電気負荷３００への電力供給が完了すると、処理が完了する。
【００３２】
図３は、ニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣの遷移を示す図である。図３を参照して、横軸は時間を示し、縦軸はニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣを示している。実線により示された折線は、この実施の形態の定置用蓄電システム１００における充電方法を用いた場合のニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣの遷移である。破線により示された折線は、充電制御が実行された後、第１の放電制御が実行されずに、第２の放電制御が実行された場合のニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣの遷移である。
【００３３】
この実施の形態の定置用蓄電システム１００における充電方法によれば、ニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣが０（％）から９０（％）になるまで充電制御が実行される。時刻ｔ１において、ＳＯＣが９０（％）になると、ＳＯＣが１（％）低下するまで第１の放電制御が実行される。すなわち、放電容量Ｂ１が放電されるまで第１の放電制御が実行される。時刻ｔ２において、ＳＯＣが１（％）低下すると、ニッケル水素二次電池１１０は待機状態となり、ニッケル水素二次電池１１０の自己放電が開始する。この場合の自己放電は、破線の場合よりも緩やかである。このように、ＳＯＣを目標値（９０％）まで上昇させた後にＳＯＣを所定量（１％）低下させた場合には、ＳＯＣを目標値まで上昇させた後にＳＯＣを所定量低下させない場合と比較して、ニッケル水素二次電池１１０の自己放電は緩やかになることを本願発明者らは見出した。
【００３４】
時刻ｔ３において、制御装置１３０が消費電力監視装置４００から電力供給の開始指示を受け付けると、第２の放電制御が実行される。時刻ｔ２からｔ３における自己放電が破線の場合よりも緩やかであるため、時刻ｔ３においては、破線の場合と比較して、高ＳＯＣの状態が保たれている。したがって、時刻ｔ３以降において、破線の場合と比較して大きい電力が電気負荷３００に供給される。すなわち、破線の場合には放電容量Ａ１しか放電できないのに対して、実線の場合には放電容量Ｂ２（＞放電容量Ａ１）を放電することができる。
【００３５】
このように、この実施の形態の定置用蓄電システム１００において、制御装置１３０は、ニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣが充電完了を示す目標値となるまでニッケル水素二次電池１１０を充電し（充電制御）、かつ、ニッケル水素二次電池１１０の充電後にニッケル水素二次電池１１０の放電を行うことでＳＯＣを目標値から所定量低下させる（第１の放電制御）第１の制御を実行するように充放電装置１２０を制御する。そして、制御装置１３０は、第１の制御の実行後に、定置用蓄電システム１００の外部の電気負荷３００に対して放電を行う第２の制御（第２の放電制御）を実行するように充放電装置１２０を制御する。
【００３６】
この定置用蓄電システム１００においては、ニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣが目標値となった後、ＳＯＣは所定量低下させられる。これにより、ＳＯＣを所定量低下させない場合よりも、ニッケル水素二次電池１１０の自己放電量が抑えられる。したがって、この定置用蓄電システムによれば、ニッケル水素二次電池１１０のＳＯＣが高い状態であっても自己放電を抑えることができる。
【００３７】
＜放電容量の比較＞
図４は、第１の放電制御の有無によるニッケル水素二次電池１１０の放電容量の内訳を比較する図である。図４を参照して、左側は第１の放電制御が実行されない場合のニッケル水素二次電池１１０の放電容量の内訳である。右側はこの実施の形態の定置用蓄電システム１００におけるニッケル水素二次電池１１０の放電容量の内訳である。
【００３８】
第１の放電制御が実行されない場合には、自己放電による放電容量がＡ２（Ｗｈ）であり、第２の放電制御における放電容量がＡ１（Ｗｈ）である。一方、この実施の形態の定置用蓄電システム１００においては、自己放電による放電容量がＢ３（Ｗｈ）であり、第１の放電制御における放電容量がＢ１（Ｗｈ）であり、第２の放電制御における放電容量がＢ２（Ｗｈ）である。
【００３９】
このように、自己放電による放電容量を比較すると、第１の放電制御が実行されない場合には、放電容量がＡ２（Ｗｈ）であるのに対し、定置用蓄電システム１００においては、放電容量がＢ３（Ｗｈ）である。Ｂ３（Ｗｈ）は、Ａ２（Ｗｈ）に対して、約６０％の放電容量である。つまり、定置用蓄電システム１００においては、自己放電量が約４０（％）改善された。また、定置用蓄電システム１００における自己放電による放電容量と第１の放電制御における放電容量との和は、第１の放電制御が実行されない場合の自己放電量よりも小さい。なお、定置用蓄電システム１００は、商用系統に電力を供給することができる。したがって、第１の放電制御により放電された電力は電気負荷３００に供給されることとなり消失されず、無駄にはならない。
【００４０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４１】
１００  定置用蓄電システム、１１０  ニッケル水素二次電池、１２０  充放電装置、１３０  制御装置、１４０  通信装置、２００  外部電源、３００  電気負荷、４００  消費電力監視装置。
【図１】
2017011849.tif 000003
【図２】
2017011849.tif 000004
【図３】
2017011849.tif 000005
【図４】
2017011849.tif 000006