JP2013172534A

JP2013172534A - 電力管理システム

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Publication number: JP2013172534A
Application number: JP2012034407A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Nishida; 健彦西田; Tetsuo Shigemizu; 哲郎重水
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2013-09-02
Anticipated expiration: 2032-02-20
Also published as: CN103259058B; JP5461602B2; US9300154B2; CN103259058A; US20130221925A1

Abstract

【課題】各電源間における蓄電池の劣化のバラツキを抑え、実質的に均等に劣化するよう制御する電力管理システムを提供する。
【解決手段】第１の蓄電池を備えた第１の電源と、第２の蓄電池を備えた第２の電源と、前記第１の電源の出力する第１の電力と前記第２の電源の出力する第２の電力とで駆動する電力負荷と、前記第１の蓄電池の第１のセル温度と前記第２の蓄電池の第２のセル温度が実質的に同じ温度となるように前記第１の電力と前記第２の電力を制御する統合制御装置とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力管理システム、特に複数の電源から所定の電力を出力させる電力管理システム（すなわち、エネルギーマネージメントシステム）に関する。

近年、複数の地域に存在する火力発電所や風力発電所等の複数の電源が出力するそれぞれの電力を加算して、電力負荷に所定の電力を送電する際に、当該所定の電力に対する各電源の負担割合を判断して、各電源の当該出力を制御する電力管理システムが開発されている（特許文献１参照）。
そして、当該負担割合を調整する技術として、例えば、複数の蓄電池モジュールの各々の温度と充電率（すなわち、ＳＯＣまたはｓｔａｔｅｏｆｃｈａｒｇｅ）を考慮して、出力電流をそれぞれの許容電流値以下に制御する技術が開発されている（特許文献２参照）。
また、蓄電池の出力電流を制御する際には、蓄電池の劣化を防止すべく、蓄電池の温度が高い場合に電力上限値以下となるよう当該出力電流を小さく制御する技術が開発されている（特許文献３参照）。

特開２００５−１９８４２３号公報特開２０１１−２０５８２７号公報特開２００６−１０１６７４号公報

しかしながら、これらの先行技術では、蓄電池を含む複数の電源が複数の地域に配置され、これらの電源からの出力を合わせて電力負荷を駆動等する場合に、一部の電源の蓄電池が他の電源の蓄電池に比較して早く劣化する場合が生じうる。これは、上記先行技術が、各々の電源の内蔵する蓄電池の許容電流値または電力上限値を超えない範囲でそれぞれの電源を出力することに注力しており、各電源間における当該範囲内での蓄電池の劣化のバラツキを考慮していないからである。
上記一部の電源の蓄電池の劣化が進むと、複数の電源からなる電力管理システムを停止して劣化した蓄電池の交換等を実施することになる。電力管理システムの運用上、かような停止が頻繁に発生することは可能な限り避けたいところである。
そこで、本発明は、各電源間における蓄電池の劣化のバラツキを抑え、実質的に均等に劣化するよう制御可能な電力管理システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電池システムは、第１の蓄電池を備えた第１の電源と、第２の蓄電池を備えた第２の電源と、前記第１の電源の出力する第１の電力と前記第２の電源の出力する第２の電力とで駆動する電力負荷と、前記第１の蓄電池の第１のセル温度と前記第２の蓄電池の第２のセル温度が実質的に同じ温度となるように前記第１の電力と前記第２の電力を制御する統合制御装置とを有することを特徴とする。

この構成により、第１の電源と第２の電源の各々が内蔵する蓄電池の温度が実質的に同一となるよう、統合制御装置が、第１の電源の出力である第１の電力と第２の電源の出力である第２の電力の値を適切に制御することができる。
従って、各電源間における蓄電池の劣化の速度を実質的にそろえることができる。

本発明の電力管理システムによれば、各電源間における蓄電池の劣化のバラツキを抑え、実質的に均等に劣化するように制御することができる。

本発明の第１の実施形態の電力管理システム概要図である。図１の各蓄電システムの構成概要図である。一般的なパワーコンディショナーの出力とその変換効率との関係を示す図である。図１の統合制御装置により制御される各蓄電システムのそれぞれの蓄電池のセル温度の時間的変化を示す図である。

本発明の実施形態である電力管理システムは、蓄電池を含む電源（すなわち、後述の蓄電システム）を複数備え、これら電源の各々の蓄電池のセル温度を各電源間において実質的の同一とするよう、各電源の出力する電力の値を制御することを特徴の一つとしている。
以下、図面を参照しながら、詳述する。

図１は、実施形態としての電力管理システム１の構成を示す図である。
電力管理システム１は、電源としての複数の蓄電システム２（ここでは、第１蓄電システム２ａ、第２蓄電システム２ｂ、及び第３蓄電システム２ｃ）と、これら蓄電システムから電力線５（ここでは、電力線５ａ〜５ｅ）を介して出力される電力により駆動される複数の電力負荷３（ここでは、第１電力負荷３ａ及び第２電力負荷３ｂ）と、これら電力負荷３が要求する電力に関する要求電力情報と各蓄電システムから送信される蓄電池に関する蓄電システム情報とを信号線６（ここでは、信号線６ａ〜６ｅ）を介して受け、当該各蓄電システムの負担する電力を演算し、当該演算結果に基づく出力をするよう信号線６を介して各蓄電システムのそれぞれを制御する統合制御装置４とを備えている。なお、当該出力の際には、統合制御装置４は、各蓄電システムが同期して各々の出力を行うよう適宜制御している。
蓄電システム２は、蓄電池に電力を蓄え且つ適宜当該蓄電池から電力を出力することができるシステムであり、例えば、発電所（火力発電所、風力発電所など）に備えられた蓄電池を含む蓄電システムや、家庭用の蓄電システムであってもよい。
電力負荷３は、電力により駆動（当該電力により発熱等する場合も含む）する負荷であればよく、例えば、電力モータやヒータなどでよい。ここでは、一例として、交流で駆動する電力負荷として説明する。
また、電力線５は、いわゆる「電力系統」であってもよい。
なお、以下の説明においては、単位については、［］で記載する。例えば、温度についてはケルビンを単位とするが、［Ｋ］と記載する。他の単位についても同様である。また、これら単位は、一般的に使用されているものであるので、説明は省略する。

図２に示すように、各蓄電システム２は、それぞれ、複数の蓄電池（例えば、リチウムイオン二次電池）が直列に接続された組電池を備えた蓄電池モジュール７と、蓄電システムの内部に配置され且つ当該蓄電池の周囲（すなわち、蓄電池の配置された環境）の気温Ｔｅ［Ｋ］を計測する気温センサ１１とを備えている。蓄電池モジュール７は、ＢＭＳ（Battery Management System）８を備えており、蓄電池モジュール７の出力電流値Ｉ［Ａ］、電圧値Ｖ［Ｖ］、各蓄電池のセル温度Ｔｃ［Ｋ］を、図示しない各種センサを用いて計測することができる。各蓄電システム２の各々のＢＭＳ８は、図示しない記憶装置（例えば、不揮発性メモリ）を備えており、対応する蓄電池モジュールに内蔵された蓄電池の内部抵抗Ｒ［Ω］、熱伝達係数Ｈ［Ｗ/（ｍ^２×Ｋ）］、伝熱面積Ａ［ｍ^２］、比熱Ｃ［Ｊ/（ｋｇ×Ｋ）］及び質量Ｍ［ｋｇ］に関する蓄電池固有情報が予め格納されている。蓄電池固有情報は、当該蓄電池に固有の情報であり、蓄電池の種類、材質等によりその値等が変わりうる。
さらに、各蓄電システム２は、ＢＭＳ８が計測したセル温度Ｔｃ（ここでは、説明の簡便のため、ある蓄電システム２に含まれる複数の蓄電池のセル温度の平均値をセル温度Ｔｃとする）と蓄電池モジュールの電圧値Ｖに関する蓄電池モジュール情報と気温センサ１１が計測した気温Ｔｅに関する気温情報とを受け、これらに蓄電池固有情報を加えて上述の蓄電システム情報とし、信号線６を介して統合制御装置４に送信する制御装置１０を備えている。制御装置１０は、信号線６を介して、統合制御装置４から上記演算結果に基づく出力情報を受け、自身が含まれる蓄電システム内のパワーコンディショナー９の出力を適宜制御する。
なお、以下の説明においては、第１蓄電システム２ａ、第２蓄電システム２ｂ、第３蓄電システム２ｃのいずれに含まれる要素であるかを明確にするため、各要素の番号または記号の末尾にａ〜ｃを付けて説明する。例えば、制御装置１０について言えば、第１蓄電システム２ａに含まれる制御装置は制御装置１０ａであり、第２蓄電システム２ｂに含まれる制御装置は制御装置１０ｂであり、第３蓄電システム２ｃに含まれる制御装置は制御装置１０ｃとする。また、気温Ｔｅについて言えば、第１蓄電システム２ａの内部の気温は気温Ｔｅａであり、第２蓄電システム２ｂの内部の気温は気温Ｔｅｂであり、第３蓄電システム２ｃの内部の気温は気温Ｔｅｃとする。さらに、熱伝達係数Ｈについて言えば、第１蓄電システム２ａの蓄電池の熱伝達係数はＨａであり、第２蓄電システム２ｂの熱伝達係数はＨｂであり、第３蓄電システム２ｃの熱伝達係数はＨｃとする。

次に、統合制御装置４が行う各蓄電システム２の制御につき、具体例を挙げて説明する。
まず、電力負荷３は、統合制御装置４に電力の伝送を要求する場合には、統合制御装置４に要求電力情報を送信する。従って、統合制御装置４は、信号線６ｄを介して第１電力負荷３ａから第１の要求電力情報を受信し、また、信号線６ｅを介して第２電力負荷３ｂから第２の要求電力情報を受信する。ここでは、第１の要求電力情報で要求される電力値を電力値Ｐ１、第２の要求電力情報で要求される電力値を電力値Ｐ２、そして、これら電力負荷３から要求される電力の和の値、すなわち総計値を総計値Ｐｔ（ここでは、Ｐ１＋Ｐ２の値）として説明する。
そして、要求電力情報を受信した後、統合制御装置４は、それぞれの蓄電システム情報を統合制御装置４へ送信するよう、各蓄電システム２に対して蓄電システム情報要求信号を送信する。蓄電システム情報要求信号を受信した各蓄電システム２の制御装置１０は、各々の蓄電システム情報を統合制御装置４へ送信する。これにより、統合制御装置４は、各々の蓄電システム情報を受信する。
具体的には、統合制御装置４は、第１蓄電システム２ａの蓄電池モジュール７ａ等に関し、セル温度Ｔｃａ、電圧値Ｖａ、気温Ｔｅａ、内部抵抗Ｒａ、熱伝達係数Ｈａ、伝熱面積Ａａ、比熱Ｃａ及び質量Ｍａに関する情報を受信する。また、統合制御装置４は、第２蓄電システム２ｂの蓄電池モジュール７ｂ等に関し、セル温度Ｔｃｂ、電圧値Ｖｂ、気温Ｔｅｂ、内部抵抗Ｒｂ、熱伝達係数Ｈｂ、伝熱面積Ａｂ、比熱Ｃｂ及び質量Ｍｂに関する情報を受信する。さらに、統合制御装置４は、第３蓄電システム２ｃの蓄電池モジュール７ｃに関し、セル温度Ｔｃｃ、電圧値Ｖｃ、気温Ｔｅｃ、内部抵抗Ｒｃ、熱伝達係数Ｈｃ、伝熱面積Ａｃ、比熱Ｃｃ及び質量Ｍｃに関する情報を受信する。

統合制御装置４は、受信した全ての蓄電システム情報を用いて、電力負荷３から要求された電力の総計Ｐｔを、各蓄電システムで負担させるそれぞれの電力値につき演算する。本発明の電力管理システムでは、互いに設置場所が離れ且つ環境が異なる複数の蓄電システムにおいて、蓄電池の劣化のばらつきを防止して蓄電池全体の寿命を延ばすよう、制御が行われる。具体的には、各々の蓄電システム間で、蓄電池のセル温度を均等に、すなわち実質的に同じ温度になるよう制御する。
従って、当該演算の際には、いずれの蓄電システムの蓄電池においても、そのセル温度Ｔｃが時間とともに同一の値、すなわち一定値に飽和するよう、統合制御装置４は各蓄電システムの出力Ｐ［Ｗ］を制御する。例えば、後述の演算１または演算２の結果を用いて、統合制御装置４が当該制御を行う。

では、統合制御装置４が行う演算１または演算２につき、詳述する。まず、演算１につき説明する。

［演算１］
単位時間Δｔ当たりの蓄電池の温度変化量ΔＴｃは、当該蓄電池から出力される電流値をＩ［Ａ］とすると、一般的に、
（ΔＴｃ/Δｔ）＝{Ｉ×Ｉ×Ｒ-Ｈ×Ａ×（Ｔｃ-Ｔｅ）}/（Ｃ×Ｍ） …（１）
と表される。ここで、Ｈ、Ａ、Ｃ、Ｍ、Ｒは固定値であり、また、Ｔｅは測定値であってやはり固定値である。ＩとＴｃのみが時間ｔによって変化する関数である。
従って、セル温度Ｔｃが上記一定値に飽和するとき、（１）式の左辺は０とすることができる。ここで、（１）式を変形すると、
Ｔｃ＝{（Ｉ×Ｉ×Ｒ）/（Ｈ×Ａ）}＋Ｔｅ …（２）
となる。この（２）式におけるセル温度Ｔｃはいずれの蓄電システムの蓄電池においても同じ値となるよう制御するので、ここでは飽和時のセル温度をＴｓとする。また、（２）式における電流値Ｉも飽和時の電流の値であるのでＩｓと記載する。
従って、（２）式は、
Ｔｓ＝{（Ｉｓ×Ｉｓ×Ｒ）/（Ｈ×Ａ）}＋Ｔｅ …（３）
となる。そして、（３）式をさらに各蓄電システムに当てはめて記載すると、
Ｔｓ＝{（Ｉｓａ×Ｉｓａ×Ｒａ）/（Ｈａ×Ａａ）}＋Ｔｅａ
＝{（Ｉｓｂ×Ｉｓｂ×Ｒｂ）/（Ｈｂ×Ａｂ）}＋Ｔｅｂ
＝{（Ｉｓｃ×Ｉｓｃ×Ｒｃ）/（Ｈｃ×Ａｃ）}＋Ｔｅｃ …（４）
の関係が得られる。

一方、図３に一般的な傾向を示すように、パワーコンディショナー９はその出力Ｐｏ［Ｗ］に応じて変換効率が異なるとともに、損失が生じる。図３を用いて具体的に説明すると、本図のパワーコンディショナーは最大で１００００Ｗの出力をすることができるが、その変換効率が最も良いのは出力が４０００Ｗの時であり、このときの変換効率は、約９８．２％である。そして、変換の際には必ず損失が生じるため、変換効率が１００％となることはない。よって、蓄電池モジュール７の電圧が電圧Ｖの場合に、蓄電池モジュール７からパワーコンディショナー９へ電流Ｉを流し、直流から交流へ電力を変換すると、パワーコンディショナー９からの出力は、必ずＩ×Ｖよりも小さい値となる。
なお、出力Ｐｏとその変換効率との相関関係は、概略は同様であっても、パワーコンディショナーの機種によって詳細は異なるものとなる。
よって、パワーコンディショナー９のある出力の際の変換効率をＤ［％］とし、特に上記飽和時の変換効率をＤｓ［％］とすると、全ての蓄電システムの出力Ｐｏの和が電力負荷３から要求される電力の総計Ｐｔとなるので、
Ｐｔ＝Ｐｏａ＋Ｐｏｂ＋Ｐｏｃ
＝{Ｉｓａ×Ｖａ×（Ｄｓａ/１００）}
＋{Ｉｓｂ×Ｖｂ×（Ｄｓｂ/１００）}
＋{Ｉｓｃ×Ｖｃ×（Ｄｓｃ/１００）} … （５）
の関係式が得られる。
なお、
Ｐｏａ＝Ｉｓａ×Ｖａ×（Ｄｓａ/１００） … （６）
Ｐｏｂ＝Ｉｓｂ×Ｖｂ×（Ｄｓｂ/１００） … （７）
Ｐｏｃ＝Ｉｓｃ×Ｖｃ×（Ｄｓｃ/１００） … （８）
である。

（４）式を用いると、ＩｓｂとＩｓｃは、Ｉｓａを用いてそれぞれ次のように表すことができる。すなわち、

となる。なお、Ｉｓａ、Ｉｓｂ、Ｉｓｃは、いずれも出力される電流の値であるので、ここでは、いずれも正の値として記載する。

そして、（９）式と（１０）式を（５）式へ代入すると、

となる。
ここで、Ｉｓａのみが未知であり、他の値はそれぞれ予め設定された値や測定値などであって既知の固定値である。従って、（１１）式から、統合制御装置４はＩｓａの値を算出することができる。
なお、図３に一般的なパワーコンディショナーの特性を示すように、Ｄｓａの値は、Ｉｓａの値が定まれば特定の値に定まるので、ＤｓａはＩｓａの関数である。また、Ｉｓａの値が定まれば、（９）式よりＩｓｂの値が定まり、且つ、Ｉｓｂの値が定まればＤｓｂの値は特定の値に定まるので、ＤｓｂはやはりＩｓａの関数である。さらに、Ｉｓａの値が定まれば、（１０）式よりＩｓｃの値が定まり、且つ、Ｉｓｃの値が定まればＤｓｃの値は特定の値に定まるので、ＤｓｃはやはりＩｓａの関数である。このため、（１１）式から、Ｉｓａの値を定めることができるのである。

かようにＩｓａが定められると、（９）式、（１０）式から、Ｉｓｂ、Ｉｓｃの値をそれぞれ定めることができる。従って、統合制御装置４は、（６）式、（７）式、（８）式から、Ｐｏａ、Ｐｏｂ、Ｐｏｃを算出することができる。すなわち、統合制御装置４は、電力負荷３から要求される電力の総計Ｐｔに対し、各蓄電システム２が負担する電力値をそれぞれ算出し、または、各蓄電システム２が負担するそれぞれの電力値の負担割合を算出することができる。

ここで、モデルを極端に単純化して演算１の理解を図るべく、次のように仮定した例を用いて説明する。実際の値とは大きくかけ離れた値でありうるが、あくまで説明の簡便のためであるので、発明の実施可能性になんら影響を与えるものではない。
まず、各々の蓄電システム２はすべて同一構成であり、ただ、各々の蓄電システム２の配置される場所が異なるため、各々の気温Ｔｅ［Ｋ］が異なるとする。そして、Ｒ/（Ｈ×Ａ）＝１と仮定すると、各々の蓄電システム２はすべて同一構成であるから、（４）式は、
Ｔｓ＝（Ｉｓａ×Ｉｓａ）＋Ｔｅａ
＝（Ｉｓｂ×Ｉｓｂ）＋Ｔｅｂ
＝（Ｉｓｃ×Ｉｓｃ）＋Ｔｅｃ …（１２）
となる。
また、（９）式、（１０）式より、

となる。
ここで、さらに、Ｖ＝１００と仮定すると、（６）式、（７）式、（８）式から、
Ｐｏａ＝Ｉｓａ×Ｄｓａ …（１５）
Ｐｏｂ＝Ｉｓｂ×Ｄｓｂ …（１６）
Ｐｏｃ＝Ｉｓｃ×Ｄｓｃ …（１７）
となる。
また、（５）式、（１３）式〜（１７）式から、

である。
そして、現時点における電力管理システム１のＰｔ、Ｔｅの値が、それぞれ、Ｐｔ＝２７８２８．７、Ｔｅａ＝５００、Ｔｅｂ＝３０３、Ｔｅｃ＝１０４であるとする。
このとき、（１８）式を解くと、Ｉｓａ＝９８となる。
ただし、各々の蓄電システム２はすべて同一構成であるので、各々の蓄電システム２のパワーコンディショナー９は、いずれも図３の特性を備えると仮定する。また、上述の通り、いずれの蓄電システム２の電圧値もＶ＝１００としているので、図３からＤｓａ＝９３．８が得られる。また、ＤｓｂはＩｓｂの関数、さらにはＩｓａの関数であって、（１３）式からＩｓｂ＝９９となるので、図３からＤｓｂ＝９３．７が得られる。さらに、ＤｓｃはＩｓｃの関数、さらにはＩｓａの関数であって、（１４）式からＩｓｃ＝１００となるので、図３からＤｓｃ＝９３．６が得られる。
従って、統合制御装置４は、（１５）式から第１蓄電システム２ａの負担分としてＰｏａ＝９１９２．４を算出し、（１６）式から第２蓄電システム２ｂの負担分としてＰｏｂ＝９２７６．３を算出し、（１７）式から第３蓄電システム２ｃの負担分としてＰｏｃ＝９３６０を算出する。
なお、ここでは、統合制御装置４は、パワーコンディショナー９の上記特性を示すデータをマップとして格納した図示しない記憶装置（例えば、不揮発性メモリ）を内蔵している。そして、統合制御装置４は、適宜、当該記憶装置にアクセスして、当該データを上記演算の際に使用する。
また、この場合、（１２）式よりＴｓ＝１０１０４となり、各蓄電システム２のセル温度Ｔｃはそれぞれ図４（ａ）に示すように時間的に変化する。すなわち、各蓄電システム２のそれぞれの電流値は時間が変化しても一定であり、このため、気温Ｔｅの高い蓄電システムから、順次、飽和時のセル温度Ｔｓに達してゆく。
これにて、統合制御装置４は、電力負荷３から要求電力情報を受信した場合、総計値Ｐｔを各蓄電システム２のそれぞれに負担させる電力値をそれぞれ演算して求めることが理解される。

ここで、以上の演算においては、各蓄電システム２のそれぞれの出力は時間が変化しても一定である。このため、図４（ａ）に示すように、気温Ｔｅの高い蓄電システムから、順次、飽和時のセル温度Ｔｓに達してゆくので、各蓄電システムのそれぞれのセル温度がＴｓに達する時間に差が生じることになる。
各蓄電システムのセル温度をいずれもＴｓとなるよう制御することで各蓄電システム２の蓄電池の劣化のバラツキを従来に比べて抑えることができるものの、上記差をさらに小さいものとすれば、当該劣化のバラツキをさらに抑えることができる。
そこで、電力管理システム１の仕様によっては、統合制御装置４は、上記演算１に代わり、次の演算２を行ってもよい。

［演算２］
演算１では、各蓄電システム２の出力はそれぞれ一定であった。しかし、演算２では、当該出力を時間的に変化させ、且つ、飽和時のセル温度Ｔｓに達する時間がいずれの蓄電システム２においても実質的に同じとなるよう、演算を行う。すなわち、図４（ｂ）に示すようなセル温度Ｔｃの変化となるよう、制御を行う。
まず、（１）式から、
（ΔＴｃａ/Δｔ）＝{Ｉａ×Ｉａ×Ｒａ-Ｈａ×Ａａ×
（Ｔｃａ-Ｔｅａ）}/（Ｃａ×Ｍａ） …（１９）
（ΔＴｃｂ/Δｔ）＝{Ｉｂ×Ｉｂ×Ｒｂ-Ｈｂ×Ａｂ×
（Ｔｃｂ-Ｔｅｂ）}/（Ｃｂ×Ｍｂ） …（２０）
（ΔＴｃｃ/Δｔ）＝{Ｉｃ×Ｉｃ×Ｒｃ-Ｈｃ×Ａｃ×
（Ｔｃｃ-Ｔｅｃ）}/（Ｃｃ×Ｍｃ） …（２１）
となる。ここで、Ｈａ〜Ｈｃ、Ａａ〜Ａｃ、Ｃａ〜Ｃｃ、Ｍａ〜Ｍｃ、Ｒａ〜Ｒｃは固定値であり、また、Ｔｅａ〜Ｔｅｃは測定値であってやはり固定値である。Ｉａ〜ＩｃとＴｃａ〜Ｔｃｃのみが時間ｔによって変化する関数である。
統合制御装置４が上記制御を開始してから全ての蓄電システム２の蓄電池のセル温度Ｔｃが実質的にＴｓになるまでの間において、ある時間ｔの時点でのセル温度ＴｃとＴｓとの差が大きい蓄電システム２ほど、そのセル温度の温度変化量が大きくなるよう制御することとすると、
（ΔＴｃａ/Δｔ）：（ΔＴｃｂ/Δｔ）：（ΔＴｃｃ/Δｔ）
＝（Ｔｓ−Ｔｃａ）：（Ｔｓ−Ｔｃｂ）：（Ｔｓ−Ｔｃｃ） …（２２）
となる。
そして、（２２）式を変形すると、
（ΔＴｃａ/Δｔ）×（Ｔｓ−Ｔｃｂ）×（Ｔｓ−Ｔｃｃ）
＝（ΔＴｃｂ/Δｔ）×（Ｔｓ−Ｔｃａ）×（Ｔｓ−Ｔｃｃ）
＝（ΔＴｃｃ/Δｔ）×（Ｔｓ−Ｔｃａ）×（Ｔｓ−Ｔｃｂ） …（２３）
となる。
（２３）式に（１９）式〜（２１）式を代入して変形すると、ＩｂとＩｃはそれぞれ、

となる。なお、Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃは、いずれも出力される電流の値であるので、ここでは、いずれも正の値として記載する。
また、全ての蓄電システムの出力Ｐｏの和が電力負荷３から要求される電力の総計Ｐｔとなるので、演算１と同様、
Ｐｔ＝Ｐｏａ＋Ｐｏｂ＋Ｐｏｃ
＝{Ｉａ×Ｖａ×（Ｄａ/１００）}
＋{Ｉｂ×Ｖｂ×（Ｄｂ/１００）}
＋{Ｉｃ×Ｖｃ×（Ｄｃ/１００）} … （２６）
の関係式が得られる。
なお、
Ｐｏａ＝Ｉａ×Ｖａ×（Ｄａ/１００） … （２７）
Ｐｏｂ＝Ｉｂ×Ｖｂ×（Ｄｂ/１００） … （２８）
Ｐｏｃ＝Ｉｃ×Ｖｃ×（Ｄｃ/１００） … （２９）
である。

従って、（２６）式へ、（２４）式および（２５）式を代入すると、

となる。
なお、（３０）式においては、Ｉａのみが未知であり、他の値はそれぞれ予め設定された値や測定値などであって既知の固定値である。従って、（３０）式から、統合制御装置４は、ある時間ｔにおけるＩａの値を算出することができる。
また、演算１と同様に、Ｄａの値は、Ｉａの値が定まれば特定の値に定まるので、ＤａはＩａの関数である。また、Ｉａの値が定まれば、（２４）式よりＩｂの値が定まり、且つ、Ｉｂの値が定まればＤｂの値は特定の値に定まるので、ＤｂはやはりＩａの関数である。さらに、Ｉａの値が定まれば、（２５）式よりＩｃの値が定まり、且つ、Ｉｃの値が定まればＤｃの値は特定の値に定まるので、ＤｃはやはりＩａの関数である。このため、（３０）式から、ある時間ｔにおけるＩａの値をそれぞれ定めることができるのである。
かようにＩａが定められると、（２４）式、（２５）式から、Ｉｂ、Ｉｃの値をそれぞれ定めることができる。従って、統合制御装置４は、（２７）式、（２８）式、（２９）式から、ある時間ｔにおけるＰｏａ、Ｐｏｂ、Ｐｏｃを算出することができる。すなわち、統合制御装置４は、電力負荷３から要求される電力の総計Ｐｔに対し、各蓄電システム２が負担する電力値を所定時間毎（例えば、１分毎）にそれぞれ算出し、または、各蓄電システム２が負担するそれぞれの電力値の負担割合を当該所定時間毎に算出することができる。

そして、上記演算１または演算２の結果、統合制御装置４は、算出した電力値Ｐｏａ、Ｐｏｂ、及びＰｏｃに対応する電力を出力するよう、対応する制御装置１０に信号線６を介して出力信号を送信する。
具体的には、信号線６ａを介して、統合制御装置４は、第１蓄電システム２ａの制御装置１０ａに電力Ｐｏａを出力するよう第１制御信号を送信する。第１制御信号を受信した制御装置１０ａは、パワーコンディショナー９ａが電力Ｐｏａを出力するよう制御する。また、信号線６ｂを介して、統合制御装置４は、第２蓄電システム２ｂの制御装置１０ｂに電力Ｐｏｂを出力するよう第２制御信号を送信する。第２制御信号を受信した制御装置１０ｂは、パワーコンディショナー９ｂが電力Ｐｏｂを出力するよう制御する。さらに、信号線６ｃを介して、統合制御装置４は、第３蓄電システム２ｃの制御装置１０ｃに電力Ｐｏｃを出力するよう第３制御信号を送信する。第３制御信号を受信した制御装置１０ｃは、パワーコンディショナー９ｃが電力Ｐｏｃを出力するよう制御する。
上記制御により各蓄電システムが出力する電力を受けた統合制御装置４は、総計Ｐｔとなる電力を、電力値Ｐ１と電力値Ｐ２とに分配し、それぞれ対応する電力負荷３へ出力する。

なお、演算１を用いた場合には、統合制御装置４がＰｏａ、Ｐｏｂ、Ｐｏｃを一度算出すると、電力負荷３から要求される電力の総計Ｐｔが変わるまで、再度の演算は必ずしも行う必要がない。
一方、演算２を用いた場合には、飽和時のセル温度Ｔｓに各セル温度Ｔｃａ、Ｔｃｂ、Ｔｃｃが実質的に到達するまで、統合制御装置４は、各蓄電システム２に対して蓄電システム情報要求信号を所定時間（例えば、１分間）が経過するたびに送信する。そして、各蓄電システム２の制御装置１０から、時間的に変化しているセル温度Ｔｃを含む各々の蓄電システム情報を受信するたびに上記制御を行う必要がある。そして、セル温度Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃがいずれも実質的にＴｓとなった時点で、統合制御装置４は蓄電システム情報要求信号の送信を終了する。
従って、統合制御装置４では、演算２を用いた制御を行う場合に比べ、演算１を用いた制御を行う場合の方が簡易な制御を行うことができ、さらに消費電力を低減させることができる。
しかしながら、演算２を用いた制御では、各蓄電システム２のそれぞれの出力の値を所定時間ごとに変化させ、各蓄電システム２の蓄電池のセル温度Ｔｃを実質的に同時にＴｓとすることができる。よって、各蓄電システム２の蓄電池の劣化のバラツキを抑える観点からは、演算１に比べて演算２の方が優れている。
従って、電力管理システム１の仕様に応じて、適宜、演算１または演算２を選択するのが望ましい。

以上の電力管理システム１によれば、互いに異なる場所に設置される複数の蓄電システムにおいて、いずれかの蓄電システムの蓄電池が他の蓄電システムに比べて高温で使用され、当該高温の蓄電池が早期に劣化するのを防止することができる。従って、電力管理システム１は、各蓄電システム間における蓄電池の劣化のバラツキを抑え、実質的にこれら蓄電池が均等に劣化するよう制御することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限りで種々の変形が可能である。例えば、蓄電システム２の数や電力負荷３の数は、上述した数に限定されず、適宜、設計に応じて変更可能である。各蓄電システムの構成が異なる場合には各変数の値も異なるが、この場合においても各蓄電システム２の蓄電池のセル温度Ｔｃを実質的にＴｓとする制御を行うことができる。
各蓄電システムの構成が同一の場合でも、各変数の値が異なりうる。例えば、ある蓄電システムの各々の蓄電池の開放電圧（すなわち、ＯｐｅｎＣｉｒｃｕｉｔＶｉｌｔａｇｅまたはＯＣＶ）は異なりうる。従って、各々の蓄電池の当該開放電圧をそれぞれ計測してその和を求め、対応する蓄電池モジュール７の電圧値Ｖとすれば、電圧値Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの値はそれぞれ異なりうる。
また、各蓄電システム２の各々の上記記憶装置に、対応するパワーコンディショナーの特性を示すマップを格納し、当該マップの情報を蓄電システム情報に加えて、統合制御装置４に送信する構成としてもよい。この場合は、統合制御装置４の内部に当該マップを格納した記憶装置を配置する必要がないので、統合制御装置４を小型化することができる。また、電力管理システム１に後付けで蓄電システムをさらに増設する場合に、統合制御装置４になんら変更を加える必要がないため、システムを管理する上でも有利である。
さらに、セル温度Ｔｃは平均値として説明したが、蓄電池モジュール内で最も高温の蓄電池のセル温度を用いてよい。この場合には、蓄電池モジュール内の複数の蓄電池の全てのセル温度を飽和値Ｔｓより低くすることができるので、蓄電池モジュールの劣化をより効果的に防止することができる。
その上、以上の説明では、１つの蓄電システム２における蓄電池モジュールは、直列の組電池を１つ備えていたが、当該組電池を複数且つ並列に接続した構成としてもよい。この場合には、全セルの中で、時間対セル温度の変化率が最も高い蓄電池の温度をＴｃとすればよい。当該変化率が低い蓄電池は放熱効果が低いためである。

１…電力管理システム（エネルギーマネージメントシステム）、
２（２ａ、２ｂ、２ｃ）…蓄電システム、３（３ａ、３ｂ）…電力負荷、
４…統合制御装置、５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ）…電力線、
６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ）…信号線、７…蓄電池モジュール、
８…ＢＭＳ、９…パワーコンディショナー、１０…制御装置、
１１…気温センサ

Claims

第１の蓄電池を備えた第１の電源と、
第２の蓄電池を備えた第２の電源と、
前記第１の電源の出力する第１の電力と前記第２の電源の出力する第２の電力とで駆動する電力負荷と、
前記第１の蓄電池の第１のセル温度と前記第２の蓄電池の第２のセル温度が実質的に同じ温度となるように前記第１の電力と前記第２の電力を制御する統合制御装置と
を有することを特徴とする電力管理システム。
前記電力負荷は、前記駆動に要する電力に関する要求電力情報を前記統合制御装置へ送信し、
前記要求電力情報を受信した前記統合制御装置は、前記第１の蓄電池に関し且つ前記第１のセル温度を含む第１の蓄電池固有情報と前記第１の電源の配置された場所の第１の気温を前記第１の電源から取得し、且つ、前記第２の蓄電池に関し且つ前記第２のセル温度を含む第２の蓄電池固有情報と前記第２の電源の配置された場所の第２の気温とを前記第２の電源から取得し、前記要求電力情報、前記第１の蓄電池固有情報、前記第１の気温、前記第２の蓄電池固有情報、及び前記第２の気温を用いて演算を行い、前記第１の電力と前記第２の電力の値をそれぞれ算出して前記制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
前記第１の蓄電池固有情報は、少なくとも前記第１の蓄電池の電圧値、前記第１の蓄電池の内部抵抗値、前記第１の蓄電池の熱伝達係数、前記第１の蓄電池の伝熱面積、前記第１の蓄電池の比熱、及び前記第１の蓄電池の質量を含み、
前記第２の蓄電池固有情報は、少なくとも前記第２の蓄電池の電圧値、前記第２の蓄電池の内部抵抗値、前記第２の蓄電池の熱伝達係数、前記第２の蓄電池の伝熱面積、前記第２の蓄電池の比熱、及び前記第２の蓄電池の質量を含むことを特徴とする請求項２に記載の電力管理システム。
前記第１の電源は、前記第１の蓄電池の直流の出力を受け且つ前記出力を交流に変換し、前記第１の電力として出力する第１のパワーコンディショナーを備え、
前記第２の電源は、前記第２の蓄電池の直流の出力を受け且つ前記出力を交流に変換し、前記第２の電力として出力する第２のパワーコンディショナーを備える
ことを特徴とする請求項３に記載の電力管理システム。
前記第１の蓄電池は複数の蓄電池が直列接続された第１の組電池であり、前記第２の蓄電池は複数の蓄電池が直列接続された第２の組電池であり、
前記第１のセル温度は、前記第１の組電池を構成する複数の蓄電池のうち、最も高い温度を示す蓄電池のセル温度であり、
前記第２のセル温度は、前記第２の組電池を構成する複数の蓄電池のうち、最も高い温度を示す蓄電池のセル温度である
ことを特徴とする請求項４に記載の電力管理システム。