JP2014164853A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】満充電リセット、セルバランス、OCVの測定といった蓄電池の調整を、蓄電装置の動作を継続したまま実行可能とする。
【解決手段】複数の蓄電手段および対応する複数の充放電手段毎に、経過時間を積算する機能および充放電電力を積算する機能を有する。そして、積算した経過時間が第１の所定の時間を超過するか、または、積算した充放電電力が第１の所定の値を超過した場合、通常の充放電運転中から調整動作の要求を開始する状態に移行し、調整動作の要求を受け付けた蓄電手段を除く複数の蓄電手段の個別使用可能出力の合計が、外部から指令された要求充放電電力の指令値を上回る場合は、調整動作の要求を受け付けた蓄電手段について調整動作を実行し、その他の蓄電手段で通常の充放電運転を実行する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、蓄電装置に関する。

従来より、蓄電池の充放電を行う装置（以下、蓄電装置と記す）では、蓄電池に蓄電できる容量（蓄電可能容量）や現在の蓄電量（蓄電残量）を正確に把握して運転することが重要である。蓄電池は、充放電の繰り返しや経時劣化に伴い蓄電可能容量が初期状態から次第に低下する。このため、通常の充放電運転を停止して、満充電状態から完全放電をする満充電リセットによって、現在の蓄電可能容量を計測することが一般的である。

また、複数の蓄電池セル（以下、セルと記す）を組み合わせた組電池の場合、その組電池を構成する個々のセルのアンバランスによっても蓄電可能容量が低下する。このため、通常の充放電運転を停止して、セル電圧のばらつきを解消するセルバランスを行うことが一般的である。

さらに、蓄電残量は、満充電の蓄電容量から充放電電流の積算を差し引いて計算することが一般的であるが、充放電を繰り返すと、自己放電による蓄電残量の低下や計測誤差によって、実際の蓄電残量とのかい離が生じてくる。これのため、通常の充放電運転を停止して、セルの開放電圧（OCV：Open Circuit Voltage）を測定し、蓄電池の特性からあらかじめ定めたOCV-SOCテーブル（SOC：State Of Charge）等を用いて蓄電残量を補正する方法が知られている。

特開２０１０−１７８４９５号公報

しかしながら、従来の蓄電装置では、通常の充放電運転が継続的に行われている場合、上述した蓄電池の調整が行えないので、蓄電池の現在の蓄電可能容量や蓄電残量を正確に把握することができず、過充電や過放電を行ってしまう恐れがあった。また、蓄電池の調整を実施するためには、通常の充放電運転を停止する必要があった。

本発明が解決しようとする課題は、満充電リセット、セルバランス、OCVの測定といった蓄電池の調整を、蓄電装置の動作を継続したまま実行可能とする蓄電装置を提供することである。

実施形態の蓄電装置は、繰り返し充放電が可能な複数の蓄電手段と、複数の蓄電手段のそれぞれに対応して設けられ、対応する蓄電手段に対して電力を充放電させる複数の充放電手段と、複数の蓄電手段のそれぞれに充放電した電力を個別に計測する複数の計測手段と、複数の充放電手段による充放電を制御する制御手段と、を備える。制御手段は、少なくとも個別使用可能出力を保持する機能と、複数の蓄電手段および対応する複数の充放電手段毎の動作状態を保持する機能と、複数の蓄電手段および対応する複数の充放電手段毎に、経過時間を積算する機能および充放電電力を積算する機能を有する。そして、積算した経過時間が第１の所定の時間を超過するか、または、積算した充放電電力が第１の所定の値を超過した場合、通常の充放電運転中から調整動作の要求を開始する状態に移行し、調整動作の要求を受け付けた蓄電手段を除く複数の蓄電手段の個別使用可能出力の合計が、外部から指令された要求充放電電力の指令値を上回る場合は、調整動作の要求を受け付けた蓄電手段について調整動作を実行し、その他の蓄電手段で通常の充放電運転を実行する。

図１は、一実施形態にかかる蓄電装置の全体構成を示すブロック図である。 図２は、同実施形態の蓄電装置の制御部の機能構成例を示す図である。 図３は、OCV-SOC初期テーブルのもとになる解放時電圧（OCV）と蓄電残量（SOC）の関係を表わすグラフの一例を示した図である。 図４は、同実施形態の蓄電装置の制御部の、動作状態ごとの動作を説明するフローチャートである。 図５は、経過時間および／または積算充放電量の増加に応じた、残余分αおよびβの調整を説明する図である。 図６は、本実施形態で用いるパラメータについて説明する図である。 図７は、蓄電残量算出部が演算の際用いる演算式を示した図である。 図８は、本実施形態で用いるパラメータについて説明する図である。 図９は、本実施形態で用いるパラメータについて説明する図である。 図１０は、本実施形態で用いるパラメータについて説明する図である。 図１１は、本実施形態で用いるパラメータについて説明する図である。 図１２は、本実施形態で用いるパラメータについて説明する図である。

図１は、一実施形態にかかる蓄電装置の全体構成を示すブロック図である。
本実施形態の蓄電装置は、複数の蓄電部１ａ，１ｂ，１ｃ，…と、複数の電力変換部２ａ，２ｂ，２ｃ，…と、制御部３と、計測部４と、複数の計測部５ａ，５ｂ，５ｃ，…で構成される。また、各々の蓄電部１ａ，１ｂ，１ｃ，…は、蓄電池６ａ，６ｂ，６ｃ，…と、電池管理部７ａ，７ｂ，７ｃ，…とで構成される。

電力変換部２ａ，２ｂ，２ｃ，…の一方の電力入出力ラインは、共通の電力母線８で、外部電力線９に並列に接続し、電力変換部２ａ，２ｂ，２ｃ，…の他方の電力入出力ラインはそれぞれ、内部電力ライン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…で、複数の蓄電部１ａ，１ｂ，１ｃ，…と各々個別に接続する。

計測部４は、電力母線８に接続し、計測部５ａ，５ｂ，５ｃ，…は、それぞれ内部電力ライン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…に接続する。

制御部３は、外部情報ライン１１を介して外部装置（図示せず）と接続し、電力変換部情報ライン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…を介して電力変換部２ａ，２ｂ，２ｃ，…と接続し、蓄電部情報ライン１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，…を介して蓄電部１ａ，１ｂ，１ｃ，…の電池管理部７ａ，７ｂ，７ｃ，…と接続する。

上記構成において、電力変換部２ａは、制御部３から電力変換部情報ライン１２ａを介して与えられる個別充放電指令（Chg＿a）の充電または放電の指令と個別要求充放電電力（Pchg＿a）に基づいて、（１）電力母線８からの電力を受電して内部の電圧に変換し、蓄電部１ａへ充電する機能、および、（２）蓄電部１ａの電力を外部の電圧に変換し、電力母線８へ放電する機能、を有する。

蓄電部１ａは、内部電力ライン１０ａを介して、繰り返し充放電が可能な蓄電池６ａに充放電する機能を有する。

この蓄電部１ａの電池管理部７ａは、蓄電池６ａの状態を監視し、蓄電部情報ライン１３ａを介して蓄電池６ａの状態を示す情報を制御部３に通知する。ここで蓄電池６ａの状態とは、少なくとも蓄電池６ａの電圧（DCV）である。

なお、上記では蓄電部１ａおよび電力変換部２ａの機能および動作について説明したが、蓄電部１ｂ，１ｃ，…および電力変換部２ｂ，２ｃ，…もそれぞれ、上述の蓄電部１ａおよび電力変換部２ａと同様の機能を有し、個別に同様に動作する。

計測部４は、蓄電装置に入出力する充放電電力（P＿tot）を計測して制御部３に通知する。

計測部５ａ，５ｂ，５ｃ，…は、蓄電部１ａ，１ｂ，１ｃ，…に対する個別の充放電電力である個別充放電電力（P＿a，P＿b，P＿c，…）を計測して、制御部３に通知する。なお、この計測部５ａ，５ｂ，５ｃ，…の機能は、電池管理部７ａ，７ｂ，７ｃ，…にもたせてもよい。

制御部３は、マイクロコンピュータ等を用いて構成され、電力変換部２ａ，２ｂ，２ｃ，…、および蓄電部１ａ，１ｂ，１ｃ，…を制御するための制御プログラムを実行する部位である。この制御部３は、外部情報ライン１１を介して外部装置からの充放電指令（Chg）と要求充放電電力（Pchg）を入力し、電力変換部２ａ，２ｂ，２ｃ，…の各々に対して、要求充放電電力（Pchg）を配分し、個別の充放電指令（個別充放電指令）とともに出力する（詳細は後述）。また、制御部３は、蓄電池６ａ，６ｂ，６ｃ，…の状態を示す情報を受け付け、下記の情報保持部１０１に保持される情報の更新を行う。

ここで、制御部３の機能構成例を図２に示し、その詳細を説明する。

（情報保持部）
情報保持部１０１は、予め設定される以下の情報を保持する。

個別定格出力（P＿rt＿a，P＿rt＿b，P＿rt＿c，…）：蓄電池６ａ，６ｂ，６ｃ，…の各々の充放電可能な最大出力
個別定格容量（C＿rt＿a，C＿rt＿b，C＿rt＿c，…）：蓄電池６ａ，６ｂ，６ｃ，…の各々の充放電可能な容量（初期値）
OCV-SOC初期テーブル（Tbl＿rt＿a，Tbl＿rt＿b，Tbl＿rt＿c，…）：蓄電池６ａ，６ｂ，６ｃ，…の各々の解放時電圧（OCV）から蓄電残量（SOC）を参照するデータのテーブル（初期値）（図３に、解放時電圧（OCV）と蓄電残量（SOC）の関係を表わすグラフを示している。OCV-SOC初期テーブルは、このグラフをテーブル化したものである。）

調整予約時間超過設定値（Treq＿t1＿a，Treq＿t1＿b，Treq＿t1＿c，…）：設定値は時間
調整実行時間超過設定値（Treq＿t2＿a，Treq＿t2＿ｂ，Treq＿t2＿c，…）：設定値は時間
調整予約充放電量超過設定値（Treq＿p1＿a，Treq＿p1＿b，Treq＿p1＿c，…）：設定値は電力量
調整実行充放電量超過設定値（Treq＿p2＿a，Treq＿p2＿b，Treq＿p2＿c，…）：設定値は電力量
ただし、上記において、Treq＿t2＿i＞Treq＿t1＿i、Treq＿p2＿i＞Treq＿p1＿i （i＝a，b，c，…）とする。

また、情報保持部１０１は、次に示す情報を、その更新のたびに保持する。

個別劣化後容量（C＿soh＿a，C＿soh＿b，C＿soh＿c，…）：蓄電池６ａ，６ｂ，６ｃ，…の充放電可能な容量（劣化後）
OCV-SOC更新テーブル（Tbl＿new＿a，Tbl＿new＿b，Tbl＿new＿c，…）：蓄電池６ａ，６ｂ，６ｃ，…の各々の解放時電圧（OCV）から蓄電残量（SOC）を参照するためのデータの更新テーブル
個別蓄電残量（SOC＿a，SOC＿b，SOC＿c，…）：蓄電池６ａ，６ｂ，６ｃ，…の蓄電池残容量（現在値）
個別使用可能出力（P＿aval＿a，P＿aval＿b，P＿aval＿c，…）：通常の充放電に使用可能な出力
個別使用可能容量（C＿aval＿a，C＿aval＿b，C＿aval＿c，…）：通常の充放電に使用可能な容量
個別使用可能蓄電残量（SOC＿aval＿a，SOC＿aval＿b，SOC＿aval＿c，…）：通常の充放電に使用可能な蓄電残量
定格出力（P＿rt＿tot）：個別定格出力（P＿rt＿i）（i＝a，b，c，…）の合計
定格容量（C＿rt＿tot）：個別定格容量（C＿rt＿i）（i＝a，b，c，…）の合計
劣化後容量（C＿soh＿tot）：個別劣化後容量（C＿soh＿i）（i＝a，b，c，…）の合計
蓄電残量（SOC＿tot）：個別蓄電残量（SOC＿i）（i＝a，b，c，…）の合計
使用可能出力（P＿aval＿tot）：個別使用可能出力（P＿aval＿i）（i＝a，b，c，…）の合計
使用可能容量（C＿aval＿tot）：個別使用可能容量（C＿aval＿i）（i＝a，b，c，…）の合計
使用可能蓄電残量（SOC＿aval＿tot）：個別使用可能蓄電残量（SOC＿aval＿i）（i＝a，b，c，…）の合計

なお、複数の蓄電池６ａ，６ｂ，６ｃ，…の出力、容量、蓄電池種別のそれぞれは同じであっても、異なっていてもよい。

充放電制御部１０２は、外部情報ライン１１から、「充電」または「放電」または「停止」を指示する充放電指令（Chg）と、要求充放電電力（Pchg）とを入力し、要求充放電電力（Pchg）を各電力変換部２ａ，２ｂ，２ｃ，…用に配分して、個別充放電指令Chg＿a，Chg＿b，Chg＿c，…と個別要求充放電電力Pchg＿a，Pchg＿b，Pchg＿c，…とを設定する。そして、個別充放電指令Chg＿a，Chg＿b，Chg＿c，…と個別要求充放電電力Pchg＿a，Pchg＿b，Pchg＿c，…とを対応する電力変換部情報ライン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…に出力して、電力変換部２ａ，２ｂ，２ｃ，…に通知する。また、充放電制御部１０２は、計測部４で計測した実際の充放電電力（P＿tot）と、要求充放電電力（Pchg）とを比較して、要求充放電電力（Pchg）を満たすように、充放電する電力の調整を行う。

その際、充放電制御部１０２は、個別要求充放電電力（Pchg＿a，Pchg＿b，Pchg＿c，…）の合計が、要求充放電電力（Pchg）に等しくなるよう、情報保持部１０１の個別使用可能蓄電残量（SOC＿aval＿a，SOC＿aval＿b，SOC＿aval＿c，…）と個別使用可能出力（P＿aval＿a，P＿aval＿b，P＿aval＿c，…）を参照して配分する（下記）。なお、ここでは電力変換部２での損失は考慮しないものとする。

Pchg＝ΣPchg＿i （i＝a，b，c，…）
ただし、Pchg＿a＜P＿aval＿a，Pchg＿b＜P＿aval＿b，Pchg＿c＜P＿aval＿c

各々の蓄電部１ａ，１ｂ，１ｃ，…への具体的な電力の配分方法としては、ここでは、個別使用可能蓄電残量（SOC＿aval＿a，SOC＿aval＿b，SOC＿aval＿c，…）が均等になるように配分することとする。なお、使用する蓄電池６ａ，６ｂ，６ｃ，…の個々の充電コストが異なる場合（例えば、エネルギー密度が高く大電流を出力できるがコストが高いリチウムイオン電池や、コストは安いがエネルギー密度が低い鉛蓄電池等を混在させて使用する場合など）、その充放電にかかるコストなどのパラメータに基づいて配分するようにしてもよい。

（充放電制御部）
充放電制御部１０２は、調整調停部１０３の状態情報（Opst）と、情報保持部１０１に保持している、蓄電池６ａ，６ｂ，６ｃ，…の情報とから、動作状態（詳細は後述）が要求受付（Req＿i）（i＝a，b，c，…のいずれか）で、OCV測定のとき、通常充放電運転中の充放電指令（Chg）と要求充放電電力（Pchg）をさらにチェックし、充放電指令（Chg）が「停止」のときは、余力ありとする。そして、余力ありのときは、調整調停部１０３からの問い合せに対し、余力ありと通知する。

一方、充放電指令（Chg）が「充電」または「放電」のときは、充放電制御部１０２は、使用可能出力（P＿aval＿tot）から、調整動作を行うテスト対象の蓄電池６ｉ（上記i＝a，b，c，…のいずれか）の個別定格出力（P＿rt＿i）を減じたものと、要求充放電電力（Pchg）とを比較し、P＿aval＿tot−P＿rt＿i≧Pchgのときは、余力ありとし、P＿aval＿tot−P＿rt＿i＜Pchgのときは、余力なしとする。そして、調整調停部１０３からの問い合せに対し、余力ありのときは、余力ありと通知し、余力なしのときは、余力なしと通知する。

また、動作状態が要求受付（Req＿i）（i＝a，b，c，…のいずれか）で、満充電リセットのとき、充放電制御部１０２は、通常充放電運転中の充放電指令（Chg）と要求充放電電力（Pchg）をチェックし、充放電指令（Chg）が「停止」のときは、余力ありとする。そして、余力ありのときは、調整調停部１０３からの問い合せに対し、余力ありと通知する。

一方、充放電指令（Chg）が「充電」または「放電」のときは、充放電制御部１０２は、使用可能出力（P＿aval＿tot）から調整動作を行うテスト対象の蓄電池６ｉ（上記i＝a，b，c，…のいずれか）の個別定格出力（P＿rt＿i）の２倍を減じたものと、要求充放電電力（Pchg）とを比較し、P＿aval＿tot−P＿rt＿i＊2≧Pchgのときは、余力ありとし、P＿aval＿tot−P＿rt＿i＊2＜Pchgのときは、余力なしとする。そして、調整調停部１０３からの問い合せに対し、余力ありのときは、余力ありと通知し、余力なしのときは余力なしと通知する。

動作状態が調整中（Test＿i）（i＝a，b，c，…のいずれか）のとき、充放電制御部１０２は、電力変換部２ｉに対して、個別充放電指令（Chg＿i）を「停止」とし、個別要求充放電電力（Pchg＿i）を０に設定するとともに、他の運転中の蓄電部１ｊ（ｊ≠ｉ）に個別要求充放電電力（Pchg＿i）を再配分する（例えば、個別使用可能蓄電残量（SOC＿aval＿j）のそれぞれが均等になるように再配分する）。

満充電リセットの場合は、充放電制御部１０２は、調整動作部１０５からの指示に従い、テスト対象の蓄電部１ｔ（ｔ＝ａ，ｂ，ｃ，…のうちテスト対象のもの）と支援対象の蓄電部１ｓ（ｓ＝ａ，ｂ，ｃ，…のうち支援対象の１または複数のもの）に対する個別充放電指令（Chg＿ｔ，Chg＿ｓ）と個別要求充放電電力（Pchg＿ｔ，Pchg＿ｓ）を、対応する電力変換部２ｔ，２ｓにそれぞれ設定し電力の充放電を行う。この満充電リセットでは、調整を実施するテスト対象の蓄電部１ｔの電力を、別の１あるいは複数の支援対象の蓄電部１ｓに移動させて空の状態にした後に、支援対象の蓄電部１ｓの電力を用いてテスト対象の蓄電部１ｔを満充電の状態とし、さらに空の状態として、その際に、満充電状態から空状態までの放電電力を積算して、個別蓄電可能容量（個別劣化後容量（C＿soh＿t）を更新する。

（調整調停部）
調整調停部１０３は、複数の蓄電部１ａ，１ｂ，１ｃ，…の各々に対応する、リセット時点からの経過時間を個別に積算する個別経過時間積算機能と、計測部５ａ，５ｂ，５ｃ，…で計測した個別充放電電力（P＿a，P＿b，P＿c，…）の充電電力と放電電力の絶対値を蓄電部１ａ，１ｂ，１ｃ，…のそれぞれについて個別に積算する個別充放電電力積算機能と、後述の動作状態にかかる情報を保持する動作状態保持機能とを有する。以降、説明の簡単のため、蓄電部１ａに対応する動作について説明するが、蓄電部１ｂ，１ｃ，…も、蓄電部１ａが有する機能と同様の機能を有し、それぞれ個別に同様に動作する。

調整調停部１０３の蓄電部１ａに対応する個別経過時間積算機能は、上記経過時間が情報保持部１０１の調整予約時間超過設定値（Treq＿t1＿a）として設定された時間（例えば、１ヶ月）を超過すると、調整予約時間に到達したことを示す「調整予約時間超過」トリガをセットする。さらに、上記経過時間が情報保持部１０１の調整実行時間超過設定値（Treq＿t2＿a）として設定された時間（例えば、１年）を超過すると、調整実行時間に到達したことを示す「調整実行時間超過」トリガをセットする。

調整調停部１０３の蓄電部１ａに対応する個別充放電電力積算機能は、上記充電電力と放電電力の絶対値の積算値が情報保持部１０１の調整予約充放電量超過設定値（Treq＿p1＿a）として設定された積算電力値（例えば、個別蓄電可能容量（個別劣化後容量（C＿soh＿a）の容量の充放電を５０回実施した容量）を超過すると、調整予約積算電力に到達したことを示す「調整予約充放電量超過」トリガをセットする。さらに、上記充電電力と放電電力の絶対値の積算値が情報保持部１０１の調整実行充放電量超過設定値（Treq＿p2＿a）として設定された積算電力値（例えば、個別蓄電可能容量の容量の充放電を５００回実施した容量）を超過すると、調整実行積算電力に到達したことを示す「調整実行充放電量超過」トリガをセットする。

そして、蓄電部１ａに対応する「調整予約時間超過」トリガまたは「調整予約充放電量超過」トリガのいずれかがセットされた時点で、調整調停部１０３は、調整予約（Treq＿a）トリガをセットする。また、蓄電部１ａに対応する「調整実行時間超過」または「調整実行充放電量超過」のいずれかがセットされた時点で、調整調停部１０３は、調整実行（Texe＿a）トリガをセットする。

また、調整調停部１０３は、調整動作部１０５から調整実行完了を示す調整完了（Tcmp＿a）情報を受けて、蓄電部１ａに対応する個別経過時間積算機能の積算値と個別充放電電力積算機能の積算値と上記各トリガ情報をリセットし、個別経過時間積算機能と個別充放電電力積算機能による積算を再開する。

調整調停部１０３の蓄電部１ａに対応する動作状態保持機能は、「運転中（Ope＿a）」または「要求受付（Req＿a）」または「調整中（Test＿a）」のいずれかの状態を保持し、その状態情報（Opst）を充放電制御部１０２と調整動作部１０５と蓄電残量算出部１０４に通知する。

ここで、調整調停部１０３の動作を図４のフローチャートを用いてさらに説明する。

「運転中（Ope＿a）」状態時に、前述のように、調整予約（Treq＿a）トリガがセットされると、調整調停部１０３は、「要求受付（Req＿a）」状態に移行し、充放電制御部１０２に対して充放電電力に余力があるかどうかを問い合せる（ステップＳ１０１）。充放電制御部１０２からの回答が、「余力あり」の場合は、前述のように配分設定を行い（ステップＳ１０２）、「調整中（Test＿a）」状態（調整動作の要求を開始する状態）に移行する（ステップＳ１０４）。なお、調整実行する日にちや時間帯を設け、そのときのみ調整動作を許可するようにしてもよい。影響の少ない夜間や休日などに調整するようにすれば、運転への影響を最小限にすることが可能となる。

一方、「余力なし」で、調整実行（Texe＿ａ）トリガがセットされていない場合は（ステップＳ１０３でＮｏ、ステップＳ１０１に戻る）、「要求受付（Req＿a）」状態を保持するが、調整実行（Texe＿a）トリガがセットされると、即時調整を行うものとして（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、即座に調整中（Test＿a）を設定し（ステップＳ１０４）「調整中（Test＿a）」状態に移行する。そして、指定の調整（OVC測定または満充電リセット）を実施する（ステップＳ１０５）。

次に、調整動作部１０５から調整実行完了を示す調整完了（Tcmp＿a）情報を受けると（ステップＳ１０６）、「運転中（Ope＿a）」状態に戻る。

また、調整調停部１０３は、動作状態が要求受付（Req＿a）のとき、充放電制御部１０２から余力なしの回答を受けた場合、経過時間および／または積算充放電量（充放電電力の積算値）の増加に応じて、SOC（State Of Charge）の使用下限を制限する残余分αとSOH（State Of Health）の使用上限を制限する残余分であるβを増加させることにより、テスト対象の蓄電池（ここでは６ａとする）の使用可能範囲を段階的に狭める。例えば、図５に示すように、動作状態が要求受付（Req＿a）のときで時刻ｔとき、残余分αおよびβが図５左側のようであったとする。この場合に、時刻ｔ＋ｔ’となったときに、残余分αおよびβを増加させることにより、該当する蓄電池６ａの使用可能範囲（個別使用可能量（C＿aval＿a）および個別使用可能蓄電残量（SOC＿aval＿ａ））を狭める（図５右側）。積算充放電量の増加に応じても、同様に該当する蓄電池６ａの使用可能範囲（個別使用可能量（C＿aval＿a）および個別使用可能蓄電残量（SOC＿aval＿ａ））を狭めるようにする。そして、個別蓄電残量（SOC＿a）と個別使用可能容量（C＿aval＿a）の算出には、時間経過に応じたα、β値と、積算充放電量に応じたα、β値の、いずれか大きい値の方を採用する（つまり、より厳しくなる側の値を用いることとする）。

また、残余分αおよびβを増加させる手法としては、残余分αおよびβの初期値に既定の係数を乗じることにより段階的に増加させるようにしてもよいし、増加前の残余分αおよびβと増加後の残余分αおよびβとを対応付けるテーブルを設け、このテーブルを参照することにより、残余分αおよびβの変更（増加）を行うようにしてもよい。これらの増加の程度は、経過時間と積算充放電量のそれぞれで設定される。また、上記では、蓄電池６ａを例に説明したが、残余分αおよびβは、蓄電部１ａ，１ｂ，１ｃ…のそれぞれについて、個別に設定される（αｉ（i＝a，b，c，…），βｉ（i＝a，b，c，…））。なお、図５中の各パラメータは、調整動作を行うテスト対象に限るものではないので、そのインデックスを“ａ”に特定せず、“＊”を用いて示している（図６，８，１０も同様）。

一方、調整調停部１０３は、調整動作部１０５から調整実行完了を示す調整完了（Tcmp＿a）情報を受けるとαとβを０にリセットする。なお、調整調停部１０３は、調整実行（Texe＿a）トリガのセットを、予め設定された曜日や時間帯で設定可能とする。

（蓄電残量算出部）
蓄電残量算出部１０４は、計測部５ａ，５ｂ，５ｃ，…で計測した個別充放電電力（P＿a，P＿b，P＿c，…）の充電電力および放電電力を入力し、これらから複数の蓄電部１ａ，１ｂ，１ｃ，…の各々に対応する個別の蓄電池６ｉ（i＝a，b，c，…のいずれか）の情報を算出する機能をもつ（下記）。なお、個別劣化後容量（C＿soh＿a，C＿soh＿b，C＿soh＿c，…）は、その初期値として個別定格容量（C＿rt＿a，C＿rt＿b，C＿rt＿c，…）を代入して（図６）、情報保持部１０１に保存する。OCV-SOC更新テーブル（Tbl＿new＿i）のデータは、その初期値としてOCV-SOC初期テーブル（Tbl＿rt＿i）のデータを代入して情報保持部１０１に保存する。

以降、蓄電部１ａに対する動作を説明するが、蓄電部１ｂ，１ｃ，…に対しても同様であり、その説明は省略する。

蓄電残量算出部１０４は、調整調停部１０３の動作状態（Opst）を参照して、以下の演算を行う。その演算の際用いる演算式を図７に表にして示す。

（１）運転中（Ope＿a）の場合（図８参照）：蓄電残量算出部１０４は、現在の個別蓄電残量（SOC＿a）に対し、計測部５ａで計測した個別充放電電力（P＿a）の充電電力を加算し、かつ、放電電力を減算して、個別蓄電残量（SOC＿a）を更新し、情報保持部１０１に保存する。また、個別使用可能蓄電残量（SOC＿aval＿a）には、個別蓄電残量（SOC＿a）を代入し、個別使用可能出力（P＿aval＿a）には、個別定格出力（P＿rt＿a）を代入し、個別使用可能容量（C＿aval＿a）には、個別劣化後容量（C＿soh＿a）を代入して、それぞれ情報保持部１０１に保存する。

（２）要求受付（Req＿a）の場合（図５左側参照）：蓄電残量算出部１０４は、現在の個別蓄電残量（SOC＿a）に対し、計測部５ａで計測した個別充放電電力（P＿a）の充電電力を加算し、放電電力を減算して、個別蓄電残量（SOC＿a）を更新し、さらにSOCの使用下限を制限する残余分αを減じてそれを個別使用可能蓄電残量（SOC＿aval＿a）に代入して、情報保持部１０１に保存する。個別使用可能出力（P＿aval＿a）には、個別定格出力（P＿rt＿a）を代入して、情報保持部１０１に保存する。個別使用可能容量（C＿aval＿a）には、個別劣化後容量（C＿soh＿a）から、SOCの使用下限を制限する残余分αとSOHの使用上限を制限する残余分βとを減じて代入し、情報保持部１０１に保存する。

（３）調整中（Test＿a）の場合（図９参照）：蓄電残量算出部１０４は、個別使用可能蓄電残量（SOC＿aval＿a）、個別使用可能出力（P＿aval＿a）、個別使用可能容量（C＿aval＿a）に、０を代入する。調整動作部１０５において、満充電リセットの実施完了後、計測部５ａで計測した個別充放電電力（P＿a）の満充電状態から完全放電状態としたときの放電電力の積算値を、新たな個別劣化後容量（C＿soh＿a）として情報保持部１０１に保存する。さらに個別定格容量（C＿rt＿a）と個別劣化後容量（C＿soh＿a）の比を演算し、OCV-SOC初期テーブル（Tbl＿rt＿a）のデータに対して、上記演算結果の比を乗じる比例演算を行い、OCV-SOC更新テーブル（Tbl＿new＿a）に反映する。また、調整動作部１０５において、OCV測定の実施完了後、測定結果のOCVを元にOCV-SOC更新テーブル（Tbl＿new＿a）のSOC値を参照して、個別蓄電残量（SOC＿a）の値を更新し、情報保持部１０１に保存する。

また、満充電リセットを実行しているときは、テスト対象の蓄電池６ｔに対して、他の運転中の蓄電池６ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，…のうちテスト対象を除くいずれか）から電力を支援するので、通常運転に使用する電力を制限する。そのため、支援対象の蓄電池６ｓ（ｓ＝ａ，ｂ，ｃ，…のうち支援対象のもの）の個別使用可能蓄電残量（SOC＿aval＿s）には、SOC＿s−（C＿div＿ｓ−SOC＿div＿ｓ）を代入し、個別使用可能出力（P＿aval＿s）には、P＿rt＿s−P＿div＿ｓを代入し、個別使用可能容量（C＿aval＿s）には、C＿soh＿s−SOC＿div＿ｓを代入する。

上記C＿div＿ｓは、満充電リセットに用いる電力量を、支援する蓄電池６ｓで分担した分担量である。支援する蓄電池６ｓは、１台でも複数でもよい。複数台の場合の各蓄電池６ｓへの配分は任意であり、ΣC＿div＿ｓ＝C＿soh＿tとする。ここでC＿soh＿tは、テスト対象の蓄電池６ｔのSOHである。また、SOC＿div＿ｓは、満充電リセットにおけるテスト対象の蓄電池６ｔの残量を支援対象の蓄電池６ｓで分担した分担量である。その配分は任意であり、ΣSOC＿div＿ｓ＝SOC＿tとする。ここでSOC＿tは、テスト対象の蓄電池６ｔのSOCである。また、P＿div＿ｓは、満充電リセットにおけるテスト対象の蓄電池６ｔのテスト支援を行うための支援対象の電力分担量であり、その配分は任意であるが、ΣP＿div＿ｓ＝P＿rt＿t（テスト対象のテスト時の個別定格出力）とする。

ここで、さらに、テスト対象の蓄電池６ｔを２台の蓄電池６ｓ１，６ｓ２で支援する場合の例を、図１０〜１２を用いて説明する。

テスト対象の蓄電池６ｔの動作状態が運転中（Ope＿t）のとき、蓄電池６ｔの個別定格容量（C＿rt＿t）、個別劣化後容量（C＿soh＿t）、個別蓄電残量（SOC＿t）、個別使用可能容量（C＿aval＿t）、個別使用可能蓄電残量（SOC＿aval＿t）が、図１０のようであったとする。

動作状態が調整中（Test＿a）となって、満充電リセットを実施するとき、テスト対象の蓄電池６ｔの個別使用可能容量（C＿aval＿t）および個別使用可能蓄電残量（SOC＿aval＿t）は上述のように０に設定されて、図１１左側のようになり、テスト対象の蓄電池６ｔの個別蓄電残量分および個別劣化後容量分はそれぞれ、支援対象の蓄電池６ｓ１，６ｓ２が、分担する蓄電残量（SOC＿div＿x1，SOC＿div＿x2）および分担量（C＿div＿x1，C＿div＿x2）として分担することとなる（図１１右側）。具体的には、図１２に示すように、支援対象の蓄電池６ｓ１，６ｓ２のそれぞれで分担した結果、それぞれの個別使用可能容量（C＿aval＿s1，C＿aval＿s2）、個別使用可能蓄電残量（SOC＿aval＿s1，SOC＿aval＿s2）および個別蓄電残量（SOC＿s1，SOC＿s2）が、分担した分だけ減ることになる。なお、この配分の際、複数の支援対象の蓄電池（図の例では、６ｓ１，６ｓ２）に分担する分担量(C＿div＿x*)と分担した蓄電残量(SOC＿div＿x*)が、C＿div＿x*＜SOC＿s*＋SOC＿div＿x* （図の例では、*=１、２）となるよう配分する。

また、蓄電残量算出部１０４は、個別の蓄電池６ｉ（i＝a，b，c，…）の情報を用いて、以下の装置全体としての情報を算出し、情報保持部１０１に保存する。

定格出力（P＿rt＿tot）＝ΣP＿rt＿i（i＝a，b，c，…）
定格容量（C＿rt＿tot）＝ΣC＿rt＿i（i＝a，b，c，…）
劣化後容量（C＿soh＿tot）＝ΣC＿soh＿i（i＝a，b，c，…）
蓄電残量（SOC＿tot）＝ΣSOC＿i（i＝a，b，c，…）
使用可能出力（P＿aval＿tot）＝ΣP＿aval＿i（i＝a，b，c，…）
使用可能容量（C＿aval＿tot）＝ΣC＿aval＿i（i＝a，b，c，…）
使用可能蓄電残量（SOC＿aval＿tot）＝ΣSOC＿aval＿i（i＝a，b，c，…）

（調整動作部）
調整動作部１０５は、調整調停部１０３の状態情報（Opst）が調整中（Test＿i）（i＝a，b，c，…のいずれか）のとき、該当するテスト対象の蓄電部１ｔ（ｔ＝ｉ）に対して、OCV測定の実施を指示する。そして停止後に、該当する蓄電池６ｔのOCVを計測する。調整動作部１０５は、OCV測定（および、必要に応じてセルバランスも）の終了後に、テスト対象に対する割り当て禁止を解除し（通常運転ができるようにし）、調整調停部１０３の個別経過時間積算機能による経過した時間の積算値と、個別充放電電力積算機能による充電電力と放電電力の絶対値の積算値とをリセットさせるようにして調整動作を終了する。組電池の場合は、セルごとのOCVを測定する。そして測定したOCVから、OCV-SOC更新テーブルを参照して、測定結果を現在の個別蓄電残量（SOC＿ｔ）に反映させる。また、組電池のセル電圧にばらつきがある場合は、周知のセルバランスも実施する。

また、調整動作部１０５は、満充電リセットを実施する。調整を行うテスト対象の蓄電池６ｔ（ｔ＝a，b，c，…のいずれか）の個別劣化後容量（C＿soh＿ｔ）と個別蓄電残量（SOC＿ｔ）を記憶し、テスト対象の蓄電池６ｔから、蓄電されている電力の個別蓄電残量（SOC＿ｔ）を放電し、調整を行う蓄電池６ｔとは別の１つあるいは複数の支援対象蓄電池６ｓ（ｓ≠ｔ）に対して充電する。次に、支援対象蓄電池６ｓから、テスト対象蓄電池６ｔに対して充電を行い、その結果を個別劣化後容量（C＿soh＿i）に反映させる。

（状態通知部）
状態通知部１０６は、情報保持部１０１に保持した蓄電池６ｉの状態を外部装置に通知し、外部装置側での充放電指令（Chg）と要求充放電電力（Pchg）の指令値を生成する際の一助とする。なお、この状態通知部１０６は、調整動作がOCV測定である場合で調整動作実行中は、調整動作実行中の蓄電部１ｔの個別蓄電可能容量（個別劣化後容量（C＿soh＿t））と個別蓄電残量（SOC＿t）と個別使用可能出力（P＿aval＿t）を除く、他の情報を通知する機能をもつ。また、調整動作が満充電リセットである場合で調整動作実行中は、調整動作実行中の蓄電部１ｔの個別蓄電可能容量と個別蓄電残量（SOC＿t）と個別使用可能出力（P＿aval＿t）と、調整動作を行う蓄電池６ｉに充放電を行うための別の蓄電池６ｓ（ｓ≠ｔ）の個別蓄電残量（SOC＿s）と個別使用可能出力（P＿aval＿s）と個別使用可能容量（C＿aval＿s）とを除いた情報を通知する機能をもつ。また、調整動作の要求を受け付けてから調整動作を実施するまでの間、個別蓄電可能容量を減じて外部に通知する機能をもつ。

以上、本実施形態の蓄電装置の構成と、その各部の動作の詳細を説明した。周知のように、実際の蓄電残量と、充放電電力の積算による推定とのずれは、時間経過による自己放電のずれと、充放電電力を計測する測定誤差の積み重ねである。上記実施形態では、OCV測定の実施を、経過時間と充放電出力の積算とから決定することにより、より正確な蓄電残量を把握することが可能となる。また、従来は、満充電リセットのための電力を外部から供給したり外部へ放出したりする必要があり、調整のために外部の電源を使用する必要があったが、上記実施形態では、満充電リセットの際の電力の受け渡しを蓄電装置内部の蓄電部間で行うので外部電力に影響がない。また、調整を実施する蓄電部以外で、外部からの充放電指令を分担するのでその要求に対して影響がない。また、充放電を継続中（運転中）でも、調整動作を行うことが可能となる。

また、調整の要求を受け付けた際に、通常運転による充放電を実施中で、調整のための余力がなく、調整の実行を待機している間は、蓄電残量の誤差を勘案して、蓄電池の使用範囲を狭めるので過充電や過放電をすることを防ぐことができる。さらに、経過時間またはおよび充放電電力積算が調整予約を超過した場合においては、強制的に調整（即時調整）を実施するようにしているので、充放電運転を継続して行っている場合でも調整を実施可能である。また、調整実行する日にちや時間帯を設け、そのときのみ調整動作を許可することで、影響の少ない夜間や休日などに調整するようにすれば、運転への影響を最小限にすることが可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。また、この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ａ，１ｂ，１ｃ…蓄電部
２ａ，２ｂ，２ｃ…電力変換部
３…制御部
４…計測部
５ａ，５ｂ，５ｃ…計測部
６ａ，６ｂ，６ｃ…蓄電池
７ａ，７ｂ，７ｃ…電池管理部
１０１…情報保持部
１０２…充放電制御部
１０３…調整調停部
１０４…蓄電残量算出部
１０５…調整動作部
１０６…状態通知部

Claims (14)

1. 繰り返し充放電が可能な複数の蓄電手段と、
   前記複数の蓄電手段のそれぞれに対応して設けられ、対応する蓄電手段に対して電力を充放電させる複数の充放電手段と、
   前記複数の蓄電手段のそれぞれに充放電した電力を個別に計測する複数の計測手段と、
   前記複数の充放電手段による充放電を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   少なくとも個別使用可能出力を保持する機能と、
   前記複数の蓄電手段および対応する前記複数の充放電手段毎の動作状態を保持する機能と、前記複数の蓄電手段および対応する前記複数の充放電手段毎に、経過時間を積算する機能および充放電電力を積算する機能を有し、
   積算した前記経過時間が第１の所定の時間を超過するか、または、積算した前記充放電電力が第１の所定の値を超過した場合、通常の充放電運転中から調整動作の要求を開始する状態に移行し、調整動作の要求を受け付けた蓄電手段を除く前記複数の蓄電手段の個別使用可能出力の合計が、外部から指令された要求充放電電力の指令値を上回る場合は、前記調整動作の要求を受け付けた蓄電手段について調整動作を実行し、その他の蓄電手段で通常の充放電運転を実行する、蓄電装置。
2. 前記制御手段は、前記動作状態が調整動作の要求を開始する状態において、前記経過時間を積算する機能により積算した時間が、前記第１の所定の時間より大きい第２の所定の時間を超過するか、または、前記充放電電力を積算する機能により積算した充放電電力が、前記第１の所定の時間より大きい第２の所定の値を超過した場合、調整動作を実行する、請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記調整動作とは、前記調整動作の要求を受け付けた蓄電手段について、その開放時電圧の測定を行い、該解放時電圧から蓄電残量を特定し、個別蓄電残量を更新する動作である、請求項１または請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記制御手段は、前記動作状態が調整動作の要求を開始する状態において、該状態の蓄電手段の個別蓄電残量および個別使用可能容量を、前記経過時間および積算した前記充放電電力に応じて、SOC（State Of Charge）の使用下限を制限する残余分αとSOH（State Of Health）の使用上限を制限する残余分であるβを段階的に増加させることにより、個別蓄電残量と個別使用可能容量で規定される使用可能範囲を狭めるようにした、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蓄電装置。
5. 前記調整動作の要求を受け付けた蓄電手段が複数の蓄電池セルを組み合わせた組電池であり、蓄電池セル毎の解放時電圧を測定する機能とセルバランスを行う機能とを有す蓄電手段である場合において、前記制御手段は、前記調整動作の実行時に、前記組電池の各蓄電池セルの解放時電圧を測定し、各蓄電池セルの電圧にばらつきがある場合は、セルバランスを実施する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の蓄電装置。
6. 前記調整動作の実行が完了した時点で、調整動作を実施した蓄電手段の動作状態を通常の充放電運転中とし、前記経過時間を積算する機能および前記充放電電力を積算する機能による積算を初期化する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の蓄電装置。
7. 前記制御手段は、前記経過時間を積算する機能により積算した経過時間が第３の所定の時間を超過するか、または、前記充放電電力を積算する機能により積算した充放電電力が第３の所定の値を超過した場合、通常の充放電運転中から調整動作の要求を開始する状態に移行し、前記複数の蓄電手段の個別使用可能出力の合計から、調整動作の要求を受け付けた蓄電手段の個別定格出力の２倍の出力を減じた値が、外部から指令された要求充放電電力の指令値を上回る場合は、第２の調整動作を開始する、請求項１に記載の蓄電装置。
8. 前記制御手段は、前記動作状態が調整動作の要求を開始する状態において、前記経過時間を積算する機能により積算した時間が前記第３の所定の時間よりも大きい第４の所定の時間を超過するか、または、前記充放電電力を積算する機能により積算した充放電電力が前記第３の所定の値よりも大きい第４の所定の値を超過した場合、調整動作を実行する、請求項７に記載の蓄電装置。
9. 前記調整動作とは、前記調整動作の要求を受け付けた蓄電手段に蓄電された電力を、前記複数の蓄電手段のうち別の１あるいは複数の蓄電手段に移動させて空の状態にした後に、前記別の１あるいは複数の蓄電手段の電力を用いて満充電の状態とし、さらに空の状態とする調整を含む満充電リセットであり、満充電状態から空状態までの放電電力を積算して個別蓄電可能容量を更新する、請求項７または請求項８に記載の蓄電装置。
10. 前記調整動作の要求を受け付けた蓄電手段に蓄電された電力の移動先である別の蓄電手段が複数のとき、満充電リセットに用いる電力量を、前記別の蓄電手段の各々が分担する分担量が、それぞれの個別蓄電残量および分担する蓄電残量の和より小さくなるように配分する、請求項９に記載の蓄電装置。
11. 前記制御手段は、前記動作状態が調整動作の要求を開始する状態において、該状態の蓄電手段の個別蓄電残量および個別使用可能容量を、前記経過時間および積算した前記充放電電力に応じて、SOC（State Of Charge）の使用下限を制限する残余分αとSOH（State Of Health）の使用上限を制限する残余分であるβを段階的に増加させることにより、個別蓄電残量と個別使用可能容量で規定される使用可能範囲を狭めるようにした、請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の蓄電装置。
12. 前記調整動作の実行が完了した時点で、調整動作を実施した蓄電手段の動作状態を通常の充放電運転中とし、前記経過時間を積算する機能および前記充放電電力を積算する機能による積算を初期化する、請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の蓄電装置。
13. 前記蓄電手段の状態を外部装置に通知する通知手段を備える、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の蓄電装置。
14. 前記調整動作を、あらかじめ設定した時間帯にのみ許可するようにした、請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の蓄電装置。

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