CN115117473A - 电池管理系统及电池管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电池管理系统及电池管理方法。电池井(2)具备：保管单元(21)，其保管多个二手电池；电力转换装置(AC/DC转换器(22)及DC/DC转换器(23))，其电连接于保管在保管单元(21)中的多个二手电池与电力系统之间；以及服务器(20)，其通过根据来自电力系统(5)的需求响应要求来控制电力转换装置的动作，从而使多个二手电池充放电。服务器(20)在选择多个二手电池中的劣化程度达到基准值的一部分二手电池作为更换对象的电池的情况下，除了一部分二手电池以外，还选择虽然劣化程度未达到基准值但推定为在预定期间内劣化程度会达到基准值的二手电池作为更换对象的二手电池。

Description

电池管理系统及电池管理方法
技术领域
本公开涉及电池管理系统及电池管理方法。
背景技术
在日本特开2018－205873号公报中，记载了催促具有适合于电力储藏系统的蓄电池的电动汽车的用户更换该蓄电池。
发明内容
近年来，搭载有行驶用的电池组的车辆的普及迅速发展。因此，随着这些车辆的换新、拆解等而回收的二手电池(日文：中古電池)的数量增加。从推进可持续的开发目标(SDGs：Sustainable Development Goals)的观点出发，要求使用回收的二手电池制造新的电池组而再利用二手电池。发明者们着眼于在再利用二手电池时等可能产生以下那样的课题的情况。
电池在等待利用的期间保管于物流据点等。为了适当地保管电池而花费成本。另外，从被回收的电池的入库到面向下一次利用的出库为止，可能需要一定程度的时间(保管期间)。因此，优选有效活用电池的保管期间。
因此，可考虑在保管库中保管并管理多个电池，并且根据来自电力系统的需求响应要求使多个电池充放电。由此，电池的管理者能够从电力系统的管理者(典型的是电力公司)接受报酬的支付。
新品的电池的性能被大致均匀地管理，相对于此，电池的性能(劣化程度)的偏差大。另外，若如上述那样使电池充放电，则伴随于此，电池的劣化加剧。因此，要求将保管于保管库的多个电池中的劣化了的第1电池更换为相比较而言没有更劣化的其他电池。但是，更换电池需要花费工夫和成本。
本公开是为了解决上述课题而完成的，本公开的目的是在电池管理系统及电池管理方法中降低电池的更换的工夫和成本。
(1)本公开的一个方面的电池管理系统具备：保管库，所述保管库保管多个电池；电力转换装置，所述电力转换装置电连接于保管在保管库中的多个电池与电力系统之间；以及服务器，所述服务器通过根据来自电力系统的需求响应要求来控制电力转换装置的动作，从而使多个电池充放电。服务器在更换多个电池中的劣化程度达到基准值的第1电池的情况下，除了第1电池以外，还选择虽然劣化程度未达到基准值但推定为在预定期间内劣化程度会达到基准值的第2电池作为更换对象的电池。
(2)上述第1电池包括满充电容量低于基准容量的电池。服务器在更换第1电池的情况下，除了第1电池以外，还选择虽然在该时间点下满充电容量超过基准容量但推定为在预定期间内满充电容量会低于基准容量的第2电池作为更换对象的电池。
在上述(1)、(2)的结构中，还选择虽然在该时间点下劣化程度未达到基准值但推定为在预定期间内劣化程度会达到基准值的电池作为更换对象的电池。即，在更换劣化程度达到基准值的第1电池时，也一并更换在不久的将来需要更换的第2电池。由此，能够削减电池的更换次数。因此，能够降低更换电池的工夫和成本。
(3)服务器在第2电池的数量多于预定量的情况下，与满充电容量大的电池相比优先选择满充电容量小的电池作为更换对象的电池。
(4)服务器在第2电池的数量多于预定量的情况下，从满充电容量小的电池起依次进行选择来作为更换对象的电池。
在上述(3)、(4)的结构中，优先更换满充电容量小的电池。由此，更换前后的满充电容量的恢复量变大，因此能够使伴随于电池的充放电从电力系统的管理者得到的报酬增大。
(5)本公开的其他方面的电池管理方法是使用服务器的电池管理方法。该管理方法包括第1步骤及第2步骤。第1步骤是服务器根据来自电力系统的需求响应要求使保管在保管库中的多个电池充放电的步骤。第2步骤是服务器选择多个电池中的劣化程度达到基准值的第1电池作为更换对象的电池的步骤。选择的步骤(第2步骤)包括如下步骤：服务器除了上述第1电池以外，还选择虽然劣化程度未达到基准值但推定为在预定期间内劣化程度会达到基准值的第2电池作为更换对象的电池。
根据上述(5)的方法，与上述(1)的结构同样地，能够降低电池的更换的工夫和成本。
本发明的上述及其他目的、特征、方面以及优点将根据与附图相关联地理解的关于本发明的接下来的详细说明而变得明了。
附图说明
图1是示出本实施方式中的电池组的物流的一个形态的图。
图2是示出二手电池保管于保管单元的情形的一例的图。
图3是示出用于再利用二手电池的作业工序的概要的流程图。
图4是示出电池井(battery cellar)的电气结构的系统结构图。
图5是示出电池数据的数据构造的一例的图。
图6是用于说明比较例的二手电池的更换方式的图。
图7是用于说明本实施方式中的二手电池的更换方式的图。
图8是示出本实施方式中的与二手电池的更换相关的处理步骤的第1例的流程图。
图9是示出本实施方式中的与二手电池的更换相关的处理步骤的第2例的流程图。
图10是与二手电池的劣化评价相关的服务器的功能框图。
图11是与电池井和电力系统之间的电力调整相关的服务器的功能框图。
具体实施方式
在本公开及实施方式中，电池的充放电是指电池的充电及放电中的至少一方。即，电池的充放电不限于电池的充电及放电双方，也可以仅是电池的充电，还可以仅是电池的放电。
在本公开及实施方式中，电池组包括多个模块(也称为块、堆)。多个模块可以串联连接，也可以相互并联连接。多个模块各自包括多个单元电池(单电池)。
通常，电池组的“再利用”大致分为重新使用、重新组装、材料再循环。在重新使用的情况下，回收的电池组经过必要的出货检查，直接作为重新使用品进行出货。在重新组装的情况下，回收的电池组被暂且分解为模块。然后，将被分解的模块中的能够使用的模块(也可以是在性能恢复后能够使用的模块)组合来制造新的电池组。新制造出的电池组经过出货检查而作为重新组装品进行出货。相对于此，在材料再循环中，从各单元电池取出可再生的材料(资源)。回收的电池组不被用作其他电池组。
在以下说明的实施方式中，从车辆回收的电池组被暂且分解为模块。然后，以模块为单位进行各种工序。也就是说，以下，可再利用的二手电池是指可重新组装的模块。然而，对模块的分解并不是必须的。根据电池组的结构或电池组的劣化程度，也可以在不分解为模块的情况下重新使用。
以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。此外，对图中相同或相当的部分标注相同的附图标记，并不重复其说明。
[实施方式]
<电池物流模型>
图1是示出本实施方式中的电池组的物流的一个形态的图。以下，将图1所示的物流的形态称为“电池物流模型”。电池物流模型100包括回收业者1、电池井2、顾客(销售对象)3、再循环工厂4、电力系统5、以及分散型能源(DER：Distributed Energy Resource)6。
回收业者1从多个车辆回收使用完毕的电池组(二手电池9)。回收业者1可以是车辆销售店(经销商)，也可以是车辆的拆解业者。此外，在该例子中，对每个二手电池9赋予了识别信息(电池ID)(参照图5)。因此，在电池物流模型100中，能够使用电池ID确定二手电池9，管理该二手电池9的数据(后述的电池数据等)或追踪该二手电池9的流通路径。
电池井2是指，如在温度及湿度的管理下储藏酒瓶的酒窖那样、用于适当地管理由回收业者1回收的二手电池9的设施。电池井2在图1所示的例子中设置在港湾附近的物流据点。电池井2包括管理与二手电池9相关的数据的服务器20、和多个保管单元21。此外，电池井2相当于本公开的“电池管理系统”。保管单元21相当于本公开的“保管库”。保管于电池井2的电池不限于二手电池，也可以包括新品的电池。
图2是示出二手电池9保管于保管单元21的情形的一例的图。如图2所示，在电池井2的建筑物内配置有多个保管单元21。多个保管单元21各自构成为收纳大量的二手电池9。在本实施方式中，电池井2对收纳于保管单元21中的各二手电池9分别实施劣化评价试验，将在后面叙述详细情况。然后，电池井2基于劣化评价试验的结果，判定是可再利用还是不可再利用(是适合于再利用还是不适合于再利用)各二手电池9。
返回到图1，顾客3销售由电池井2判定为可再利用的二手电池9。顾客3可以包括将二手电池9作为车辆用而销售的销售店31和作为在工厂、大厦等中使用的固定用而使用的用户32。另外，顾客3也可以包括将二手电池9作为补给品(保养、修理用的更换部件)而销售的销售店33。
再循环工厂4进行用于将由电池井2判定为不可再利用的二手电池9作为其他产品的原料进行再生的材料再循环。
电力系统5是由发电站及输配电设备等构建的电力网。在该实施方式中，电力公司兼作发电运营商和输配电运营商。电力公司相当于普通输配电运营商，并且相当于电力系统5的管理者，对电力系统5进行保养和管理。在电力系统5设置有运营商服务器50。运营商服务器50归属于电力公司，对电力系统5的电力供需进行管理。服务器20和运营商服务器50构成为能够进行双向通信。
DER6是设置于设置有电池井2的物流据点(或者其周边地区)并能够在与电池井2之间授受电力的比较小规模的电力设备。DER6例如包括发电型DER和蓄电型DER。
发电型DER可以包括自然变动电源和发电机。自然变动电源是发电输出根据气象条件而变动的发电设备。在图1中例示了太阳能发电设备(太阳能面板)，但自然变动电源也可以代替太阳能发电设备或在此基础上包括风力发电设备。另一方面，发电机是不依存于气象条件的发电设备。发电机可以包括蒸汽涡轮发电机、燃气涡轮发电机、柴油发动机发电机、燃气发动机发电机、生物质发电机、固定式燃料电池等。发电机也可以包括活用发电时产生的热的热电联产系统。
蓄电型DER可以包括电力储藏系统和蓄热系统。电力储藏系统是蓄积由自然变动电源等发电产生的电力的固定式的蓄电装置。电力储藏系统也可以是使用电力来制造气体燃料(氢、甲烷等)的电转气(Power to Gas)设备。蓄热系统包括设置于热源与负荷之间的蓄热槽，并构成为将蓄热槽内的液体介质以保温状态暂时蓄积。通过使用蓄热系统，能够使热的产生和消耗在时间上错开。因此，例如，能够将通过在夜间消耗电力而使热源机运转从而产生的热蓄积在蓄热槽中，并在白天消耗该热来进行空气调节。
这样，由回收业者1回收的二手电池9在等待向顾客3或再循环工厂4出库的期间，保管于电池井2。但是，为了使用电池井2适当地保管二手电池9，也会花费维持费(运转成本)。而且，在从回收的二手电池9的入库到向顾客3或再循环工厂4出库为止的期间，可能需要一定程度的时间。因此，优选有效活用电池井2中的二手电池9的保管期间。
在本实施方式中，除了将电池井2作为二手电池9的保管场所发挥功能以外，还将电池井2作为虚拟发电厂(VPP：Virtual Power Plant)发挥功能。由此，二手电池9进行充放电的机会兼作用于决定二手电池9的再利用方式的二手电池9的劣化评价和利用了二手电池9的电力系统5的电力供需平衡调整。其结果，在电池井2中，“三位一体”地进行二手电池9的保管、二手电池9的劣化评价以及基于二手电池9的电力供需平衡调整。
<二手电池的再利用工序>
图3是示出用于再利用二手电池9的作业工序的概要的流程图。首先，由回收业者1回收的二手电池9被交给电池井2(S1)。
在本实施方式中，服务器20针对各二手电池9，在收纳于保管单元21的状态下实施劣化评价试验(性能检查)(S2)。服务器20针对各二手电池9，基于满充电容量、内部阻抗(例如交流阻抗)等电气特性来评价劣化程度。然后，服务器20根据劣化评价试验的结果，判定各二手电池9是可再利用还是不可再利用(S3)。
在本实施方式中，根据劣化评价试验的结果(更具体而言为满充电容量的测定结果)进行二手电池9的分级。例如，如图2所示，关于可重新组装的二手电池9，按照满充电容量从大到小的顺序分级为S等级、A等级、B等级、C等级这4个等级。由此，能够与等级相关联地设定二手电池9的买卖价格、根据等级来保证二手电池9的品质。因此，能够使经过电池井2的二手电池9在市场上顺利地流通。此外，关于满充电容量低于规定值的二手电池9，分级为比C等级低(记载为Re)，并用于材料再循环。
在判定为可再利用的情况下(在S3中为“是”)，作业工序进入性能恢复工序(S4)。在性能恢复工序中，实施用于使二手电池9的性能恢复的处理(性能恢复处理)。例如，通过对二手电池9进行过充电，从而能够使二手电池9的满充电容量恢复。不过，也可以省略性能恢复工序。另外，也可以是，根据劣化评价试验的结果，对劣化程度大(性能大幅降低)的二手电池9实施性能恢复处理，另一方面，对劣化程度小(性能没怎么降低)的二手电池9不实施性能恢复处理。
接着，使用通过性能恢复工序恢复了性能的二手电池9来制造(重新组装)新的电池组(S5)。用于电池组的重新组装的二手电池9基本上是经过性能恢复工序恢复了性能的二手电池9，但也可以包括省略了性能恢复工序的二手电池9，还可以包括新品电池(新品的模块)。之后，将电池组向顾客3销售和出货(S6)。
根据劣化评价试验的结果，在判定为不可再利用的情况下(在S3中为“否”)，将二手电池9向再循环工厂4运送(S7)。在再循环工厂4中，将二手电池9拆解而再资源化。
这样，在由回收业者1回收后到被交给顾客3或再循环工厂4为止的期间，二手电池9被保管在电池井2内，在此期间实施劣化评价试验。在劣化评价试验中测定二手电池9的满充电容量等电气特性时，对二手电池9进行充放电。在本实施方式中，在该充放电中使用在电池井2(及DER6)与电力系统5之间授受的电力。由此，电池井2作为VPP(和DER中的1个)发挥功能，对电力系统5的负荷均衡化作出贡献。更详细而言，在电力系统5中针对需求产生了供给的剩余的时间段，电池井2通过将该剩余量的电力向二手电池9进行充电，从而吸收电力剩余。另一方面，在电力系统5中针对需求产生了供给的不足的情况下，电池井2通过从二手电池9放出与该不足相应量的电力，从而缓和电力不足。
不过，电池井2也可以不构成为对电力系统5中的电力剩余的吸收及电力不足的缓和这双方作出贡献。电池井2也可以构成为仅对电力剩余的吸收及电力不足的缓和中的一方作出贡献。例如，电池井2也可以构成为将电力系统5中的剩余量的电力向二手电池9进行充电，另一方面，使从二手电池9放电的放电目的地不包含电力系统5。从二手电池9放电的放电目的地例如也可以仅是DER6。
<电池井的系统结构>
图4是示出电池井2的电气结构的系统结构图。电池井2例如具备保管单元21、AC/DC转换器22、DC/DC转换器23以及服务器20。此外，在图4中，为了便于纸面示出，仅图示了1个保管单元21，但如图2所示，典型的电池井2具备多个保管单元21。
保管单元21收纳多个二手电池9。在图4中，多个二手电池9相互并联连接，但这只不过是例示，多个二手电池9的连接方式没有特别限定。多个二手电池9也可以串联连接，也可以组合串联连接和并联连接。保管单元21包括电压传感器211、电流传感器212及继电器213。
电压传感器211检测二手电池9的电压VB，并将其检测值输出到服务器20。电流传感器212检测在二手电池中充放电的电流IB，并将其检测值输出到服务器20。此外，在二手电池9的劣化评价中使用温度的情况下，保管单元21也可以还包括温度传感器(未图示)。另外，各传感器也可以是设置于二手电池9的传感器。
继电器213例如包括与二手电池9的正极侧电连接的第1继电器和与二手电池9的负极侧电连接的第2继电器。继电器213构成为能够切换二手电池9与电力系统5之间的电连接和电切断。由此，将任意的二手电池9在其他的二手电池9的充放电期间也能够进行电切断，而将该二手电池9从保管单元21取出。
AC/DC转换器22电连接于电力系统5与DC/DC转换器23之间。AC/DC转换器22构成为能够按照来自服务器20的控制指令(充放电指令)进行用于对收纳在保管单元中的二手电池9进行充放电的双向的电力转换动作。更具体而言，AC/DC转换器22将从电力系统5供给的交流电力转换为用于对二手电池9进行充电的直流电力。另外，AC/DC转换器22将从二手电池9放电的直流电力转换为用于向电力系统5供给的交流电力。
DC/DC转换器23电连接于AC/DC转换器22与保管单元21之间，并且电连接于DER6与保管单元21之间。DC/DC转换器23也与AC/DC转换器22同样地构成为能够按照来自服务器20的控制指令(充放电指令)进行双向的电力转换动作。DC/DC转换器23能够使来自AC/DC转换器22和/或DER6的直流电力向二手电池9进行充电，或者使蓄积于二手电池9的直流电力向AC/DC转换器22和/或DER6进行放电。此外，AC/DC转换器22及DC/DC转换器23相当于本公开的“电力转换装置”。
服务器20包括CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等处理器、ROM(Read Only Memory：只读存储器)以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等存储器、以及输入输出各种信号的输入输出端口(均未图示)。服务器20基于从各传感器接收的信号及存储在存储器中的程序及映射，执行各种各样的控制。服务器20包括电池数据存储部201、劣化评价部202、电力调整部203、定时调整部204以及显示部205。
电池数据存储部201存储电池井2中用于管理二手电池9的电池数据。
图5是示出电池数据的数据构造的一例的图。电池数据例如以映射形式存储。电池数据包括例如用于识别二手电池9的识别信息(电池ID)、二手电池9的型号、制造日、当前的SOC(State Of Charge)、满充电容量、内部阻抗、等级、劣化评价日期和时刻(实施了劣化评价试验的最新的日期和时刻)、保管位置(收纳有二手电池9的保管单元的识别信息)、以及是否需要更换(作为需要更换电池的选择的有无)来作为参数。此外，电池数据也可以包括上述以外的参数(表示二手电池9的电解液中的盐浓度分布的偏差的指标ΣD等)。
再次参照图4，劣化评价部202基于在二手电池9的充放电时由电压传感器211及电流传感器212分别检测出的电压VB及电流IB，实施二手电池9的劣化评价试验。在图10中说明该评价方法的一例。劣化评价部202基于劣化评价试验的结果，进行二手电池9的分级。
电力调整部203进行电池井2(及DER6)与电力系统5之间的电力调整。更具体而言，服务器20从多个二手电池9中选择为了响应来自运营商服务器50(参照图1)的需求响应(DR：Demand Response)要求而进行充放电的二手电池9。电力调整部203以使得所选择的二手电池9进行充放电的方式输出向继电器213、AC/DC转换器22以及DC/DC转换器23的指令。在图11中说明该控制方法的一例。
定时调整部204对由劣化评价部202进行的二手电池9的劣化评价试验的定时和由电力调整部203进行的电池井2与电力系统5之间的电力调整的定时进行调整。更具体而言，定时调整部204以使得与响应来自运营商服务器50的DR要求而进行电池井2的DR的定时相匹配地实施二手电池9的劣化评价试验的方式进行定时调整。此外，与电池井2的DR相匹配地进行的操作不限于二手电池9的劣化评价试验，也可以除了劣化评价试验以外还进行性能恢复处理(参照图3的S4)。
显示部205根据电池井2的管理者(也可以是在电池井2中工作的作业员)的操作来显示电池数据(参照图5)。另外，显示部205显示由劣化评价部202进行的劣化评价试验的进展及结果。由此，管理者能够掌握劣化评价试验的状况。而且，显示部205显示由电力调整部203选择并被充放电的二手电池9的状态。由此，管理者能够掌握电池井2与电力系统5之间的电力调整的状况。
<二手电池的更换>
新品的电池的性能被大致均匀地管理，相对于此，二手电池9的劣化程度的偏差大。另外，若使电池井2作为VPP发挥功能，则伴随于二手电池9的充放电而二手电池的劣化加剧。因此，优选将保管在电池井2的保管单元21中的多个二手电池中的劣化了的一部分二手电池9(例如劣化到用于材料再循环的程度的二手电池9)更换为相比较而言没有更劣化的其他二手电池。但是，二手电池9的更换花费工夫和成本。
因此，在本实施方式中，采用如下结构：利用劣化了的一部分二手电池9的更换的机会，也对虽然在该时间点下未过度劣化但推定为在不久的将来劣化会加剧的二手电池进行更换。为了使与在本实施方式中采用的二手电池的更换方式相关的理解变得容易，首先，对比较例的二手电池的更换方式进行说明。
图6是用于说明比较例的二手电池9的更换方式的图。在图6及图7中，横轴表示经过时间。纵轴表示各二手电池9的满充电容量。在该例子中，为了简化说明，对在电池井2中保管着的二手电池9的数量为3个的例子进行说明。将这些二手电池9记载为“第1电池”～“第3电池”。按照第1电池、第2电池、第3电池的顺序，劣化程度从小到大(满充电容量从大到小)。
在该例子中，定期地实施第1电池～第3电池的劣化评价试验。关于第1电池～第3电池的满充电容量，设定有基准量CX。第1电池～第3电池中的满充电容量低于基准量CX的二手电池9被判定为需要更换的二手电池。以下，也将这些电池记载为“需要更换电池”。需要更换电池相当于本公开中的“更换对象的二手电池”。
如图6所示，将N设为自然数，在第N次的劣化评价试验中，第1电池～第3电池的满充电容量均超过基准量CX。因此，判定为不存在需要更换电池。在接下来的第(N+1)次的劣化评价试验中，第1电池及第2电池的满充电容量超过基准量CX，另一方面，第3电池的满充电容量低于基准量CX。因此，第3电池被判定为需要更换。在第(N+2)次的劣化评价试验中，第1电池的满充电容量超过基准量CX，另一方面，第2电池的满充电容量低于基准量CX。因此，第2电池被判定为需要更换。这样，在比较例中，在第(N+1)次的劣化评价试验后更换第3电池，在第(N+2)次的劣化评价试验后更换第2电池。即，进行2次二手电池9的更换。
图7是用于说明本实施方式中的二手电池9的更换方式的图。在本实施方式中，关于第1电池～第3电池的满充电容量，除了基准量CX之外，还设定有比基准量CX大的基准量CY。基准量CY例如能够设定为比基准量CX高出在劣化评价试验的实施间隔产生的满充电容量的降低量。这样一来，在某一时间点下实施了劣化评价试验的结果是，在满充电容量为基准量CX与基准量CY之间的范围的情况下，能够推定为在实施接下来的劣化评价试验时满充电容量低于基准量CX。
如图7所示，在第N次的劣化评价试验中，第1电池及第2电池的满充电容量均超过基准量CY。第3电池的满充电容量虽然超过基准量CX，但低于基准量CY。这样，在不存在低于基准量CX的二手电池的情况下，判定为不存在需要更换电池。
在第(N+1)次的劣化评价试验中，第1电池的满充电容量超过基准量CY。第2电池的满充电容量虽然超过基准量CX，但低于基准量CY。第3电池的满充电容量低于基准量CX。在该情况下，第3电池与比较例同样地判定为需要更换电池。除此之外，在本实施方式中，关于第2电池也判定为需要更换电池。这是因为，第2电池的满充电容量虽然超过基准量CX但低于基准量CY，因此推定为在不久的将来(例如在实施下次的劣化评价试验时)会低于基准量CX。
在第(N+2)次的劣化评价试验中，第1电池的满充电容量超过基准量CX(在该例中也超过基准量CY)。因此，判定为不存在需要更换电池。
如上所述，在比较例中，分别进行第3电池的更换和第2电池的更换，因此进行合计2次的二手电池9的更换。相对于此，在本实施方式中，与更换第3电池的机会一并也更换第2电池(提前更换)。由此，二手电池9的更换为1次即可，与比较例相比，能够削减二手电池9的更换次数。因此，能够降低二手电池的更换的工夫和成本。
<二手电池的更换流程>
图8是示出本实施方式中的与二手电池9的更换相关的处理步骤的第1例的流程图。该流程图(以及后述的其他流程图)在预定条件成立时从主例程(未图示)调出并执行。各步骤通过服务器20的软件处理来实现，但也可以通过配置在服务器20内的硬件(电路)来实现。以下，将步骤简略为S。
在S11中，服务器20判定预先确定的二手电池9的更换研究时期是否到来。研究二手电池9的更换的频率例如可以是每天1次，也可以是1周1次，还可以是1个月1次。在二手电池9的更换研究时期未到来的情况下(在S11中为“否”)，跳过以后的处理，使处理返回到主例程。
在二手电池9的更换研究时期已到来的情况下(在S11中为“是”)，服务器20针对保管于电池井2的多个二手电池9分别取得通过其他流程实施的劣化评价试验的结果(满充电容量C)(S12)。具体而言，服务器20能够从存储于电池数据存储部201的电池数据中读取满充电容量C。
在S13中，服务器20判定保管在电池井2中的多个二手电池9中是否存在满充电容量C小于基准量CX的二手电池9。在不存在满充电容量C小于基准量CX的二手电池9的情况下(在S13中为“否”)，服务器20判定为不存在需要更换电池(S17)。
在存在满充电容量C小于基准量CX的二手电池9的情况下(在S13中为“是”)，服务器20除了满充电容量C小于基准量CX的二手电池9以外进一步判定是否存在满充电容量C小于基准量CY的二手电池9(S14)。在除了满充电容量C小于基准量CX的二手电池9以外不存在满充电容量C小于基准量CY的二手电池9的情况下(在S14中为“否”)，服务器20仅选择满充电容量C小于基准量CX的二手电池9作为需要更换电池(S16)。
另一方面，在存在满充电容量C小于基准量CY的二手电池9的情况下(在S14中为“是”)，即，在存在满充电容量C小于基准量CX的二手电池9和满充电容量C为基准量CX以上且小于基准量CY的二手电池9这双方的情况下，服务器20选择这双方的二手电池9作为需要更换电池(S15)。当S15～S17的处理结束时，服务器20使处理返回到主例程。
此外，在图6～图8中，对基于满充电容量来评价二手电池9的劣化程度的例子进行了说明。但是，也可以基于其他指标例如内部阻抗来评价二手电池9的劣化程度。
在电池井2的现实的运营上，在1次更换机会中能够更换的二手电池9的数量存在上限。该上限例如可根据更换二手电池9的作业员的人数或作业时间的长短等来确定。在期望更换的二手电池9的数量超过上限的情况下，要求决定选择哪个二手电池9作为需要更换电池。
图9是示出本实施方式中的与二手电池9的更换相关的处理步骤的第2例的流程图。S21～S24的处理与图8所示的流程图的S11～S14的处理是同样的。另外，在S23中判定为“否”的情况下的处理和在S24中判定为“否”的情况下的处理都与上述流程图的S17、S16的处理分别相同。因此，不重复详细的说明。
在存在满充电容量C小于基准量CX的二手电池9和满充电容量C为基准量CX以上且小于基准量CY的二手电池9这双方的情况下(在S24中为“是”)，服务器20使处理进入S25。
在S25中，服务器20判定满足在S23、S24中判定为“是”的条件的二手电池9的数量、即满充电容量C小于基准量CX的二手电池9的数量和满充电容量C为基准量CX以上且小于基准量CY的二手电池9的数量的合计数量是否超过上限。在合计数量为上限以下的情况下(在S25中为“否”)，服务器20选择满充电容量C小于基准量CX的所有的二手电池9和满充电容量C为基准量CX以上且小于基准量CY的所有的二手电池9作为需要更换电池(S27)。
相对于此，在合计数量超过上限的情况下(在S25中为“是”)，服务器20选择满充电容量C小于基准量CX的所有的二手电池9作为需要更换电池，并且在更换的二手电池不超过上限的范围内还选择满充电容量C为基准量CX以上且小于基准量CY的二手电池9作为需要更换电池(S26)。更具体而言，二手电池9的满充电容量越小，则服务器20越提高选择作为需要更换电池的优先顺序。例如，服务器20能够从按照满充电容量从小到大的顺序排列的二手电池9中选择不超过上限的数量的二手电池9。
通过这样优先更换满充电容量小的二手电池9，从而伴随于更换的二手电池的满充电容量的恢复量(更换后的满充电容量与更换前的满充电容量之差)变大。这样一来，在使电池井2作为VPP发挥功能的情况下，电池井2能够充放电的电力量变大，因此能够增大从电力公司得到的报酬。因此，能够增大电池井2的运营利润。
<劣化评价>
图10是与二手电池9的劣化评价相关的服务器20(劣化评价部202)的功能框图。以下，为了简化说明，着眼于1个二手电池9来进行说明。但是，实际上，在存在多个未实施劣化评价的二手电池9的情况下，能够对这些二手电池9同时执行同样的处理。劣化评价部202包括电流累计部71、OCV(Open Circuit Voltage：开路电压)算出部72、SOC变化量算出部73、满充电容量算出部74以及分级部75。
电流累计部71基于由电流传感器212检测出的电流IB，算出在从电流累计的开始条件成立到结束条件成立为止的期间在二手电池9中充放电的电流的累计值(电流累计量)ΔAh(单位：Ah)。在本实施方式中，如上所述，根据来自运营商服务器50的DR要求来实施二手电池9的充放电，对在该DR时流动的电流进行累计。更具体而言，在进行提高DR(电力需求的增大请求)的情况下，为了增加电池井2的电力需求而对二手电池9进行充电，对此时的充电电流进行累计。另一方面，在进行下降DR的情况下，为了减少电池井2的电力需求而对二手电池9进行放电，对此时的放电电流进行累计。电流累计部71将算出的电流累计量ΔAh输出到满充电容量算出部74。
OCV算出部72算出电流累计开始时的二手电池9的OCV和电流累计结束时的二手电池9的OCV。OCV例如能够按照下述式(1)算出。
OCV＝VB－ΔVp－IB×R…(1)
在式(1)中，将二手电池9的内部阻抗记载为R，将极化电压记载为Vp。在电流累计开始时(即将开始充放电之前)，电流IB＝0。另外，在电流累计开始前二手电池9未被充放电而放置着的情况下，能够近似为极化电压Vp≈0。因此，电流累计开始时的OCV能够基于由电压传感器211检测出的电压VB而算出。另一方面，关于内部阻抗R，能够根据电压VB与电流IB之间的关系(欧姆定律)来确定。另外，在二手电池9的充放电时以恒定电流进行的情况下，通过预先测定电流与极化电压Vp之间的关系，从而也能够根据由电流传感器212检测出的电流IB确定极化电压Vp。因此，电流累计结束时的二手电池9的OCV也能够基于电压VB及电流IB而算出。OCV算出部72将所算出的2种OCV输出到SOC变化量算出部73。
SOC变化量算出部73基于2种OCV，算出从电流累计开始时到电流累计结束时为止的期间的二手电池9的SOC变化量ΔSOC。SOC变化量算出部73预先具有表示OCV的SOC依存性的特性曲线(OCV－SOC曲线)。因此，SOC变化量算出部73能够通过参照OCV－SOC曲线，从而读取与电流累计开始时的OCV对应的SOC和与电流累计结束时的OCV对应的SOC，并将这些SOC间的差作为ΔSOC算出。SOC变化量算出部73将算出的ΔSOC输出到满充电容量算出部74。
满充电容量算出部74基于来自电流累计部71的ΔAh和来自SOC变化量算出部73的ΔSOC，算出二手电池9的满充电容量C。详细而言，二手电池9的满充电容量C能够按照设为ΔAh相对于ΔSOC的比率与满充电容量C相对于ΔSOC＝100％的比率相等的下述式(2)而算出。此外，初始状态下的满充电容量C0根据二手电池9的规格而已知，因此满充电容量算出部74也可以根据满充电容量C进一步算出容量维持率Q(Q＝C/C0)。满充电容量算出部74将算出的满充电容量C输出到分级部75。
C＝ΔAh/ΔSOC×100…(2)
分级部75根据满充电容量C来对二手电池9进行分级。分级部75能够将分级的日期和时刻作为劣化评价日期和时刻而记录于电池数据(参照图5)。
二手电池9的等级与该二手电池9的电池ID、保管位置等一起显示于显示部205。由此，在从顾客3接受到购买二手电池9的要求的情况下，在电池井2中工作的作业员能够从保管位置取出符合顾客3的要求的等级的二手电池9。通过从保管单元21适当取出销售的二手电池，能够抑制保管单元21没有空位的状况。
此外，上述的满充电容量C的算出方法只不过是一个例子。在满充电容量C的算出中，只要是使用伴随于二手电池9的充放电而检测的电压VB及电流IB的方法，则能够采用任意的方法。另外，也可以代替满充电容量C或在此基础上，基于其他特性(二手电池9的内部阻抗、表示锂离子电池中的电解液浓度的偏差的指标ΣD等)来决定二手电池9的等级。另外，分级部75也可以根据二手电池9被充放电的时间的长短和/或二手电池9被充放电的次数来决定二手电池9的等级。虽然精度有可能稍微降低，但分级部75也可以根据从制造二手电池9时起的经过时间来决定二手电池9的等级。分级部75也可以将上述的各要素(满充电容量C、内部阻抗R、指标ΣD、充放电时间、充放电次数、从制造时起的经过时间等)组合来决定二手电池9的等级。
<电力调整>
图11是与电池井2和电力系统5之间的电力调整相关的服务器20(电力调整部203)的功能框图。在该例子中，为了容易理解，设想DER6是发电型DER(特别是太阳能发电设备等自然变动电源)的状况来进行说明。电力调整部203包括整体调整量算出部81、DER调整量算出部82、电池井调整量算出部83、二手电池选择部84、转换运算部85以及指令生成部86。
整体调整量算出部81从运营商服务器50接收DR要求，算出使用电池井2及DER6而在预定期间内(例如30分钟)需要电力调整的整体的电力量。以下，将该电力量称为整体调整量，也记载为kWh(total)。整体调整量算出部81将所算出的kWh(total)输出到电池井调整量算出部83。
DER调整量算出部82将各DER6的运转状态(更详细而言，在预定期间内由各DER6发电产生的预想电力量)通过与该DER6的通信而取得。以下，将该电力量称为DER调整量，也记载为kWh(DER)。DER调整量算出部82将所取得的kWh(DER)输出到电池井调整量算出部83。
电池井调整量算出部83基于来自整体调整量算出部81的kWh(total)和来自DER调整量算出部82的kWh(DER)，算出使用电池井2的需要电力调整的电力量。以下，将该电力量称为电池井调整量，也记载为kWh(bat)。电池井调整量算出部83例如能够将上述2个电力量之差即ΔkWh＝kWh(total)－kWh(DER)作为电池井调整量kWh(bat)而算出。电池井调整量算出部83将所算出的kWh(bat)输出到二手电池选择部84。
二手电池选择部84针对收纳在多个保管单元21中的多个二手电池9分别掌握可充放电的电力量(参照图5的电池数据)。二手电池选择部84基于来自电池井调整量算出部83的kWh(bat)，从多个二手电池9中选择在电力调整中使用的二手电池。在kWh(bat)＞0的情况下，通过来自电池井2的放电来补充电力系统5的电力不足量。因此，二手电池选择部84选择能够放出kWh(bat)以上的电力量的数量的二手电池9。另一方面，在kWh(bat)＜0的情况下，通过对电池井2的充电来吸收电力系统5的电力剩余量。因此，二手电池选择部84选择能够充电kWh(bat)(绝对值)以上的电力量的数量的二手电池9。在选择二手电池9时，优先对需求低的等级的二手电池9进行充放电，另一方面，尽可能不对需求高的等级的二手电池9进行充放电。关于该处理内容，在图8～图10中进行了详细说明，因此在此不重复说明。二手电池选择部84将所选择的二手电池9和分配给所选择的各二手电池9的电力量(由各二手电池9调整的电力量)输出到转换运算部85。
转换运算部85针对由二手电池选择部84选择出的每个二手电池9，算出在该二手电池9中充放电的电力。更具体而言，转换运算部85针对每个二手电池9，使用电力调整的剩余时间将由该二手电池9调整的电力量(单位：kWh)换算为电力(单位：kW)。作为一例，在分配给某个二手电池9的电力调整量为10kWh且电力调整的剩余时间为15分钟的情况下，能够算出为10kWh×(60分钟/15分钟)＝40kW。转换运算部85将在各二手电池9中充放电的电力输出到指令生成部86。
指令生成部86基于转换运算部85的运算结果，生成对AC/DC转换器22及DC/DC转换器23的充放电指令，并且生成对继电器213的开闭指令。更详细而言，另外，指令生成部86以使得所选择的二手电池9与DC/DC转换器23电连接，另一方面，将未选择的二手电池9从DC/DC转换器23电切断的方式，生成开闭指令。指令生成部86以使得以分配给所选择的二手电池9的电力的合计进行充放电的方式，生成充放电指令。
此外，确认记载的是，图11所示的电力调整方法也只不过是例示。在该例子中，设想了DER6是发电型DER、特别是无法控制发电量的自然变动电源的状况。因此，电池井调整量算出部83基于从整体调整量kWh(total)减去DER调整量kWh(DER)而得到的差值kWh(total)－kWh(DER)来算出电池井调整量kWh(bat)。也就是说，在该例子中，在决定DER调整量kWh(DER)后，利用电池井调整量kWh(bat)进行最终的电力调整。但是，例如在DER6包括蓄电型DER的情况下，电池井调整量算出部83也可以将整体调整量kWh(total)分配为DER调整量kWh(DER)和电池井调整量kWh(bat)，使用DER调整量kWh(DER)及电池井调整量kWh(bat)双方来进行电力调整。
如上所述，在本实施方式中，在收纳于保管单元21的状态下评价各二手电池9的劣化程度。由此，能够在时间上有效活用二手电池9的保管期间。而且，用于评价二手电池9的劣化程度的二手电池9的充放电基本上根据来自运营商服务器50的DR要求来进行。另外，在二手电池9的数量多的情况下充放电大电力，该大电力根据来自运营商服务器50的DR要求而在电池井2与电力系统5之间授受。由此，电池井2的运营公司能够从电力公司接受报酬(奖励)的支付，因此能够将该报酬用作电池井2的运转成本。或者，电池井2的运营公司能够回收电池井2的初始投资(初始成本)的一部分。由此，也能够在金钱上有效活用二手电池9的保管期间。
另外，在本实施方式中，与更换劣化加剧了的一部分二手电池9的机会一并进行推定为在不久的将来劣化会加剧的二手电池9的提前更换。由此，与不进行提前更换的情况相比，能够削减二手电池9的更换次数。因此，能够降低二手电池9的更换的工夫和成本。
而且，在本实施方式中，关于推定为在不久的将来劣化会加剧的二手电池9，按照满充电容量从小到大的顺序优先更换二手电池9。这样一来，伴随于更换，二手电池9的满充电容量大幅恢复。因此，在使电池井2作为VPP发挥功能的情况下，电池井2能够充放电的电力量变大。因此，能够增大来自电力公司的报酬。
对本发明的实施方式进行了说明，但应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的内容。本发明的范围由权利要求书示出，意在包括与权利要求书均等的含义及范围内的所有变更。

Claims (5)

1.一种电池管理系统，其中，具备：
保管库，所述保管库保管多个电池；
电力转换装置，所述电力转换装置电连接于保管在所述保管库中的所述多个电池与电力系统之间；以及
服务器，所述服务器通过根据来自所述电力系统的需求响应要求来控制所述电力转换装置的动作，从而使所述多个电池充放电，
所述服务器在选择所述多个电池中的劣化程度达到基准值的第1电池作为更换对象的电池的情况下，除了所述第1电池以外，还选择虽然劣化程度未达到所述基准值但推定为在预定期间内劣化程度会达到所述基准值的第2电池作为更换对象的电池。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中，
所述第1电池包括满充电容量低于基准容量的电池，
所述服务器在更换所述第1电池的情况下，除了所述第1电池以外，还选择虽然在该时间点下满充电容量超过所述基准容量但推定为在所述预定期间内满充电容量会低于所述基准容量的所述第2电池作为所述更换对象的电池。
3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其中，
所述服务器在所述第2电池的数量多于预定量的情况下，与满充电容量大的电池相比优先选择满充电容量小的电池作为所述更换对象的电池。
4.根据权利要求3所述的电池管理系统，其中，
所述服务器在所述第2电池的数量多于所述预定量的情况下，从满充电容量小的电池起依次进行选择来作为所述更换对象的电池。
5.一种电池管理方法，是使用服务器的电池管理方法，其中，所述电池管理方法包括：
所述服务器根据来自电力系统的需求响应要求使保管在保管库中的多个电池充放电的步骤；以及
所述服务器选择所述多个电池中的劣化程度达到基准值的第1电池作为更换对象的电池的步骤，
所述选择的步骤包括如下步骤：所述服务器除了所述第1电池以外，还选择虽然劣化程度未达到所述基准值但推定为在预定期间内劣化程度会达到所述基准值的第2电池作为所述更换对象的电池。
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