JP2016100950A - 充放電制御装置及びこれを有する電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置を効率よく運転することができる。
【解決手段】充放電制御装置は、充電率取得部と、充放電目標値取得部と、蓄電装置を使用する優先順位を切り換える切換タイミングを生成する優先順位切換タイミング生成部と、充電率に基づいて優先順位を判定し、優先順位切換タイミング生成部で生成された切換タイミングで、優先順位を切り換える優先順位判定部と、優先順位判定部で判定された優先順位と、充放電目標値取得部で取得した充放電の目標値に基づいて、使用する蓄電装置を決定し、決定した蓄電装置から充放電を実行させる電力変換司令部と、を有し、優先順位切換タイミング生成部は、蓄電装置の電池容量と予め設定された許容充電率差とに基づいて算出する基準容量と、蓄電装置の最大充放電電流とに基づいて、切換タイミングの周期を算出し、算出した周期に基づいて、切換タイミングを出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、充放電制御装置及びこれを有する電池システムに関する。

複数の蓄電装置を有する電池システムでは、供給される電力や出力する電力に応じて駆動させる蓄電電池の台数を制御する台数制御を行う電池システムがある。例えば、特許文献１には、電力指令を取得する電力指令取得部と、電力指令取得部が取得した電力指令に基づいて、電力変換器の稼働台数ごとに、当該稼働台数の電力変換器を稼働させた場合の電力有効活用の度合いの指標値を求める指標値取得部と、指標値取得部が取得した指標値に基づいて、電力変換器の稼働台数を決定する稼働台数決定部と、稼働台数決定部が決定した稼働台数に基づいて、稼働させる電力変換器を決定し、当該稼働させる電力変換器に対する個別の電力指令を出力し、停止させる電力変換器に対する停止指令を出力する稼働選択指令部と、を有する電力制御装置が記載されている。

特開２０１３−１７２５６７号公報

特許文献１に記載の電力制御装置で複数の蓄電装置の駆動を制御することで、各蓄電装置を目的の範囲の充電率で運転することができる。しかしながら、特許文献１に記載の電力制御装置は、各蓄電装置の充電率の関係によって、駆動する充電装置が頻繁に切り換わる、応答性を速くしないと制御が追従できないという問題がある。駆動する充電装置が頻繁に切り換わるとその動作により利用効率が下がる。また、制御が追従できない場合、適切に制御ができなくなる。

本発明は、蓄電装置を効率よく運転することができる充放電制御装置及び電池システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明は、複数の蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置であって、複数の前記蓄電装置の充電率を取得する充電率取得部と、複数の前記蓄電装置の全体から出力する充放電の目標値を取得する充放電目標値取得部と、前記蓄電装置を使用する優先順位を切り換える切換タイミングを生成する優先順位切換タイミング生成部と、充電率に基づいて優先順位を判定し、前記優先順位切換タイミング生成部で生成された切換タイミングで、優先順位を切り換える優先順位判定部と、前記優先順位判定部で判定された優先順位と、前記充放電目標値取得部で取得した充放電の目標値に基づいて、使用する前記蓄電装置を決定し、決定した前記蓄電装置から充放電を実行させる電力変換司令部と、を有し、前記優先順位切換タイミング生成部は、前記蓄電装置の電池容量と予め設定された許容充電率差とに基づいて算出する基準容量と、前記蓄電装置の最大充放電電流とに基づいて、前記切換タイミングの周期を算出し、算出した周期に基づいて、前記切換タイミングを出力することを特徴とする。

また、前記優先順位切換タイミング生成部は、前記蓄電装置の電池容量をＡｈ［Ｗｈ］とし、前記許容充電率差をα［％］とし、前記基準容量をΔＣとし、前記最大充放電電流をＡ［Ｗ］とし、係数をＢ（０．８≦Ｂ≦１）とすると、前記基準容量ΔＣを前記蓄電装置の電池容量Ａｈ［Ｗｈ］と前記許容充電率差αとに基づいて算出し、切換タイミングの周期ＴをＴ＝Ｂ×（（６０×ΔＣ）／Ａ）で算出することが好ましい。

また、前記優先順位切換タイミング生成部は、前記基準容量ΔＣをΔＣ＝Ａｈ×（α／１００）で算出することが好ましい。

また、前記優先順位切換タイミング生成部は、不感帯に対応する不感帯充電率差をβ［％］とし、前記基準容量ΔＣをΔＣ＝Ａｈ×（（α−β）／１００）で算出することが好ましい。

また、前記優先順位切換タイミング生成部は、直近の判定時の充電率の差である切換前充電率差をγ［％］とし、前記基準容量ΔＣをΔＣ＝Ａｈ×（（α＋γ）／１００）で算出することが好ましい。

また、前記優先順位切換タイミング生成部は、さらに不感帯に対応する不感帯充電率差をβ［％］とし、直近の判定時の充電率の差である切換前充電率差をγ［％］とし、前記基準容量ΔＣをΔＣ＝Ａｈ×（（α−β＋γ）／１００）で算出することが好ましい。

また、前記係数Ｂは、１であることが好ましい。

また、前記優先順位切換タイミング生成部は、切換タイミングの周期Ｔから制御遅れに対応する時間を減算した時間を周期として、前記切換タイミングを出力することが好ましい。

上記目的を達成するための本発明は、電池システムであって、上記のいずれかに記載の充放電制御装置と、前記充放電制御装置で充放電が制御される複数の蓄電装置と、前記充放電制御装置に複数の前記蓄電装置の全体から出力する充放電の目標値を出力する上位制御装置と、を有する。

また、前記複数の蓄電装置は、同一の性能であることが好ましい。

本発明によれば、蓄電装置の切り換えの頻度を抑制しつつ、かつ、蓄電装置間の充電率の差が大きくなることを抑制することができる。これにより、蓄電装置を効率よく運転することができる。

図１は、充放電制御装置を有する電池システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、充放電制御装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図３は、充放電制御装置の処理動作の一例を説明するための説明図である。 図４は、充放電制御装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図５は、充放電制御装置の処理動作の一例を説明するための説明図である。 図６は、充放電制御装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図７は、充放電制御装置の処理動作の一例を説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、充放電制御装置を有する電池システムの概略構成を示すブロック図である。電池システム１０は、複数の蓄電装置１２と、電力系統１４と、電線１６と、充放電制御装置１８と、上位制御装置２０と、を有する。電池システム１０は、蓄電装置１２を２台以上備えていればよく、蓄電装置１２を１００台以上備えていてもよい。

複数の蓄電装置１２は、並列で電線１６に接続されている。複数の蓄電装置１２は、それぞれ、電池部３０と、電力変換部３２と、ＳＯＣ判定部３４と、を有する。ここで、本実施形態の複数の充電装置１２は、製造誤差による差はあるが基本的に同一の性能を有する。具体的には、充電装置１２は、電池容量、最大充放電電流値等の設計値が同じである。電池部３０は、鉛電池等の二次電池であり、充放電を行う。電池部３０は、所定の電池容量の電力を蓄電することができる。電力変換部３２は、電池部３０と電線１６との間に配置されている。電力変換部３２は、直流を交流に変換し、後流を直流に変換する。具体的には、電力変換部３２は、電池部３０に蓄電した電力を直流から交流に変換して配線１６に出力する。電力変換部３２は、配線１６から供給される交流の電力を直流に変換して、電池部３０に供給し、電池部３０を充電する。電力変換部３２は、充放電制御装置１８の制御に基づいて、電池部３０から放電するか、電池部３０を充電するかを切り換える。ＳＯＣ判定部３４は、電池部３０の充電率（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を検出する。充電率［％］は、電池部３０の電池容量に対する現在の容量の割合である。ＳＯＣ判定部３４は、検出した充電率を充放電制御装置１８に送る。

蓄電装置１２は、充放電制御装置１８の制御に基づいて、電力変換部３２を制御し、電池部３０から配線１６への放電や配線１６から供給される電力による電池部３０への充電を行う。また、蓄電装置１２は、充放電制御装置１８の制御に基づいて、充電、放電のいずれも行わず、待機している場合もある。また、蓄電装置１２は、ＳＯＣ判定部３４で検出した充電率を充放電制御装置１８に送る。

電力系統１４は、発電する発電機や、電力を消費する負荷機器を有する系統である。電力系統１４は、発電機で発生する電力が負荷機器で消費する電力より多くなる状態や、発電機で発生する電力が負荷機器で消費する電力より少なくなる状態が発生する。電力系統１４は、電線１６を介して複数の蓄電装置１２と接続されている。電線１６は、複数の蓄電装置１２と電力系統１４とを接続している。

充放電制御装置１８の前に上位制御装置２０について説明する。上位制御装置２０は、発電システム１０の発電電力と消費電力とを調整する。上位制御装置２０は、電力系統１４の発電電力と消費電力とのバランスを検出し、検出した結果に基づいて、複数の充電装置１２で充電する電力の全体の目標値、または複数の充電装置１２から放電する電力の全体の目標値である充放電目標値を決定し、決定した充放電目標値を充放電制御部１８に送る。

充放電制御装置１８は、複数の蓄電装置１２の充電、放電、停止等の動作を制御する。つまり、充放電制御装置１８は、複数の蓄電装置１２のうち駆動する台数を制御し、さらに駆動する蓄電装置１２で充電を行うか、放電を行うかを制御する。また、充放電制御装置１８は、充放電する電流値も制御する。充放電制御装置１８は、電力変換司令部５０と、優先順位判定部５２と、優先順位切換タイミング生成部５４と、充電率取得部５６と、充放電目標値取得部５８と、を有する。

電力変換司令部５０は、各蓄電装置１２の充電、放電、停止を決定し、決定に基づいた指令値を各蓄電装置１２に出力する。電力変換司令部５０は、充放電目標値と後述する優先順位判定部５２で生成した優先順位のリストに基づいて、各蓄電装置１２の充電、放電、停止を決定する。電力変換司令部５０は、駆動する蓄電装置１２を制御することで、各蓄電装置１２の充放電電力の合計値を充放電目標値とする。

優先順位判定部５２は、各蓄電装置１２の充電率に基づいて、優先順位を判定し、優先順位のリストを作成する。優先順位判定部５２は、放電優先順位リスト５２ａと充電優先順位リスト５２とを作成し、記憶している。放電優先順位リスト５２ａは、蓄電装置１２から放電する際に駆動させる蓄電装置１２の優先順位のリストであり、充電率が高い蓄電装置１２の優先順位がより高くなる順番で順位が付けられている。充電優先順位リスト５２ｂは、蓄電装置１２から充電する際に駆動させる蓄電装置１２の優先順位のリストであり、充電率が低い蓄電装置１２の優先順位がより高くなる順番で順位が付けられている。優先順位判定部５２は、優先順位切換タイミング生成部５４で生成した切換タイミングで放電優先順位リスト５２ａと充電優先順位リスト５２ｂとを作成し、リストに変更があった場合、更新する。

優先順位切換タイミング生成部５４は、優先順位を切り換える処理を実行する切換タイミングを生成する。優先順位切換タイミング生成部５４は、切換タイミングの周期を生成し、その周期に基づいて切換タイミングを優先順位判定部５２に出力する。優先順位切換タイミング生成部５４は、蓄電装置１２の電池容量と許容充電率差とに基づいて算出する基準容量と、蓄電装置１２の最大充放電電流とに基づいて、切換タイミングの周期を決定する。蓄電装置１２の電池容量と最大充放電電流は、蓄電装置１２の性能によって決まる値である。許容充電率差は、予め設定する値である。許容充電率差は、オペレータが発電システム１０の全体の構成や、蓄電装置１２の特性に基づいて、決定する。切換タイミングの周期の決定方法については後述する。

充電率取得部５６は、各蓄電装置１２のＳＯＣ判定部３４から出力される各蓄電装置１２の充電率の情報を取得する。充放電目標値取得部５８は、上位制御装置２０から出力される充放電目標値を取得する。充放電目標値取得部５８は、取得した充放電目標値を電力変換司令部５０に出力する。

発電システム１０は、上位制御装置２０により、電力系統１４において発電機で発生する電力が負荷機器で消費する電力より多いことを検出した場合、複数の蓄電装置１２から放電する電力の総合の目標値を充放電目標値として充放電制御装置１８に出力する。充放電制御装置１８は、充放電目標値と充電優先順位リスト５２ｂに基づいて、充電量の総合値が充放電目標値の電力となるように、優先順位が高い順に駆動する蓄電装置１２を選択する。発電システム１０は、選択した優先順位が高い蓄電装置１２によって充電を行うことで、電力系統１４で余剰となる電力を回収する。

発電システム１０は、上位制御装置２０により、発電機機で発生する電力が負荷機器で消費する電力より少ないことを検出した場合、複数の蓄電装置１２から放電する電力の総合の目標値を充放電目標値として充放電制御装置１８に出力する。充放電制御装置１８は、充放電目標値と放電優先順位リスト５２ａに基づいて、放電量の総合値が充放電目標値の電力となるように、優先順位が高い順に駆動する蓄電装置１２を選択する。発電システム１０は、選択した優先順位が高い蓄電装置１２によって放電を行うことで、電力系統１４に必要な電力を供給する。

次に、本実施形態の充放電制御装置１８による蓄電装置１２の制御方法について説明する。図２は、充放電制御装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。図３は、充放電制御装置の処理動作の一例を説明するための説明図である。図２に示す処理は、充放電制御装置１８の各部で処理を実行することで実現することができる。

充放電制御装置１８は、優先順位切換タイミング生成部５４により、基準容量ΔＣと周期Ｔを算出する（ステップＳ１２）。ここで、優先順位切換タイミング生成部５４は、上述したように、蓄電装置１２の電池容量と予め設定された許容充電率差とに基づいて基準容量ΔＣを算出する。また、優先順位切換タイミング生成部５４は、算出する基準容量と、蓄電装置１２の最大充放電電流とに基づいて、切換タイミングの周期Ｔを算出する。基準容量と、蓄電装置１２の最大充放電電流とに基づいて、切換タイミングの周期Ｔを決定する。また、基準容量ΔＣは、蓄電装置の電池容量と許容充電率差とに基づいて算出する。

具体的には、蓄電装置１２の電池容量をＡｈ［Ｗｈ］とし、許容充電率差をα［％］とし、最大充放電電流をＡ［Ｗ］とし、係数をＢとすると、下記式で基準容量ΔＣと周期Ｔとを算出する。ここで、係数Ｂは、０．８≦Ｂ≦１となる。
ΔＣ＝Ａｈ×（α／１００）
Ｔ＝Ｂ×（（６０×ΔＣ）／Ａ）

次に、充放電制御装置１８は、優先順位判定部５２により、前回の判定から時間Ｔ経過したかを判定する（ステップＳ１４）。つまり、充放電制御装置１８は、算出した周期Ｔが経過して、優先順位を切り換える制御を実行するタイミングかを判定する。

充放電制御装置１８は、時間Ｔ経過していない（ステップＳ１４でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ２０に進む。充放電制御装置１８は、時間Ｔ経過した（ステップＳ１４でＹｅｓ）と判定した場合、優先順位判定部５２により放電優先順位または充電優先順位に変更があるかを判定する（ステップＳ１６）。つまり、優先順位判定部５２は、記憶している放電優先順位リスト５２ａと現在の放電優先順位とで順位が異なるか否かを判定する。また、優先順位判定部５２は、記憶している充電優先順位リスト５２ｂと現在の充電優先順位とで順位が異なるか否かを判定する。ここで、優先順位判定部５２は、蓄電装置１２から送られ、充電率取得部５６で取得した充電率に基づいて放電優先順位または充電優先順位の変動を常に監視していてもよいし、優先順位判定部５２により放電優先順位または充電優先順位に変更があるかを判定する処理時に、処理時点での放電優先順位または充電優先順位を検出してもよい。

充放電制御装置１８は、放電優先順位と充電優先順位とのいずれも変更なし（ステップＳ１６でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ２０に進む。充放電制御装置１８は、放電優先順位と充電優先順位とのいずれかで変更あり（ステップＳ１６でＹｅｓ）と判定した場合、優先順位を切り換える（ステップＳ１８）。つまり、優先順位に変更があった、放電優先順位リスト５２ａ及び充電優先順位リスト５２ｂの少なくとも一方を切り換える。

充放電制御装置１８は、ステップＳ１４、ステップＳ１６のいずれかでＮｏと判定した場合、または、ステップＳ１８の処理を行った場合、制御終了かを判定する（ステップＳ２０）。充放電制御装置１８は、制御終了ではない（ステップＳ２０でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ１４に戻る。つまり、充放電制御装置１８は、制御終了と判定するまで、ステップＳ１４からステップＳ２０の処理を繰り返す。充放電制御装置１８は、制御終了である（ステップＳ２０でＹｅｓ）と判定した場合、本処理を終了する。

充放電制御装置１８は、図２に示す処理を行い、基準容量ΔＣと、周期ＴをΔＣ＝Ａｈ×（α／１００）、Ｔ＝Ｂ×（（６０×ΔＣ）／Ａ）に基づいて算出し、算出した周期Ｔに基づいて、優先順位の切り換えを行うことで、優先順位の切り換えの頻度を抑制しつつ、蓄電装置１２間の充電率の差が大きくなることを抑制することができる。具体的には、図３に示すように、蓄電装置１と蓄電装置２との充電率が同じ状態で、充電率が少し高い蓄電装置２のみの放電を開始した場合であっても時間Ｔ経過後に再度優先順位を切り換えることで、蓄電装置１と蓄電装置２との充電率の差が許容ＳＯＣ差（許容充電率差）よりも大きくなることを抑制することができる。つまり、充放電制御装置１８は、頻繁な充放電の優先順位の切り換えを行わずに、蓄電装置１２間の充電率の差を管理値（許容充電率差）以内とすることができる。このように、並列に接続された蓄電装置１２間の充電率を均等化できることで、電池システム１０の全体での充電電力、放電電力の低下を抑制することができる。また、周期Ｔ毎に優先順位の切り換え処理を行い、優先順位の切り替え頻度を低減することで、蓄電装置１２の起動から電力出力までの時間遅れによる応答不良の発生を抑制することができ、使用する蓄電装置１２を切り換えるタイミングで生じる電力変動のリスクを低減することができ、切り換え処理で使用する部品の寿命を長寿命にすることができる。

また、係数Ｂを０．８以上１以下とすることで、蓄電装置内の電池セルのばらつきがある場合に対応した係数を設定することができる。つまり、係数を１より小さい値とすることで、蓄電装置の性能にばらつきがある場合でも、充電率の差が許容充電率差以内に維持しつつ、優先順位の切換タイミングが頻繁に生じてしまうことを抑制することができる。

ここで、充放電制御装置１８は、蓄電装置１２の電池容量と予め設定された許容充電率差とに基づいて基準容量ΔＣを算出し、算出した基準容量と、蓄電装置１２の最大充放電電流とに基づいて、切換タイミングの周期Ｔを算出すればよく、さらに各種情報を加味してもよい。

次に、図４及び図５を用いて、充放電制御装置１８による制御動作の他の例を説明する。図４は、充放電制御装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。図５は、充放電制御装置の処理動作の一例を説明するための説明図である。図４に示す処理は、充放電制御装置１８の各部で処理を実行することで実現することができる。

充放電制御装置１８は、優先順位切換タイミング生成部５４により不感帯を加味した基準容量ΔＣと周期Ｔを算出する（ステップＳ３２）。ここで、優先順位切換タイミング生成部５４は、蓄電装置１２の電池容量と予め設定された許容充電率差と不感帯充電率とに基づいて基準容量ΔＣを算出する。不感帯充電率は、予め設定された値である。また、優先順位切換タイミング生成部５４は、算出する基準容量と、蓄電装置１２の最大充放電電流とに基づいて、切換タイミングの周期Ｔを算出する。基準容量ΔＣと、蓄電装置１２の最大充放電電流とに基づいて、切換タイミングの周期Ｔを決定する。また、基準容量ΔＣは、蓄電装置１２の電池容量と許容充電率差と不感帯充電率とに基づいて算出する。

具体的には、不感帯に対応する不感帯充電率をβ［％］とした場合、下記式で基準容量ΔＣを算出する。
ΔＣ＝Ａｈ×（（α−β）／１００）
なお、周期Ｔは、基準容量ΔＣと蓄電装置１２の最大充放電電流とに基づいて上記式と同様に算出する。

次に、充放電制御装置１８は、優先順位判定部５２により、前回の判定から時間Ｔ経過したかを判定する（ステップＳ３４）。つまり、充放電制御装置１８は、算出した周期Ｔが経過して、優先順位を切り換える制御を実行するタイミングかを判定する。

充放電制御装置１８は、時間Ｔ経過していない（ステップＳ３４でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ４２に進む。充放電制御装置１８は、時間Ｔ経過した（ステップＳ３４でＹｅｓ）と判定した場合、優先順位判定部５２により放電優先順位または充電優先順位に変更があるかを判定する（ステップＳ３６）。

充放電制御装置１８は、放電優先順位と充電優先順位とのいずれも変更なし（ステップＳ３６でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ４２に進む。充放電制御装置１８は、放電優先順位と充電優先順位とのいずれかで変更あり（ステップＳ３６でＹｅｓ）と判定した場合、充電率の最大値−充電率の最小値≧不感帯充電率であるかを判定する（ステップＳ３８）。つまり、充放電制御装置１８は、充電率の最大値と充電率の最小値との差が不感帯充電率よりも大きいかを判定する。

充放電制御装置１８は、充電率の最大値−充電率の最小値≧不感帯充電率ではない（ステップＳ３８でＮｏ）と判定した場合、つまり、充電率の最大値と充電率の最小値との差が不感帯充電率よりも小さい場合、ステップＳ４２に進む。充放電制御装置１８は、充電率の最大値−充電率の最小値≧不感帯充電率である（ステップＳ３８でＹｅｓ）と判定した場合、優先順位を切り換える（ステップＳ４０）。つまり、優先順位に変更があり、かつ、充電率の最大値と充電率の最小値との差が不感帯充電率よりも大きくなっている場合、放電優先順位リスト５２ａ及び充電優先順位リスト５２ｂの少なくとも一方を切り換える。

充放電制御装置１８は、ステップＳ３４、ステップＳ３６、ステップＳ３８のいずれかでＮｏと判定した場合、または、ステップＳ４０の処理を行った場合、制御終了かを判定する（ステップＳ４２）。充放電制御装置１８は、制御終了ではない（ステップＳ４２でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ３４に戻る。つまり、充放電制御装置１８は、制御終了と判定するまで、ステップＳ３４からステップＳ４２の処理を繰り返す。充放電制御装置１８は、制御終了である（ステップＳ４２でＹｅｓ）と判定した場合、本処理を終了する。

充放電制御装置１８は、図４に示す処理を行い、基準容量ΔＣをΔＣ＝Ａｈ×（α−β／１００）に基づいて算出し、不感帯充電率を加味して算出した周期Ｔに基づいて、優先順位の切り換えを行うことでも、優先順位の切り換えの頻度を抑制しつつ、蓄電装置１２間の充電率の差が大きくなることを抑制することができる。また、図４に示す処理を行い、不感帯充電率を加味して、充電率の差が不感帯充電率よりも小さい場合、優先順位リストの更新を行わない。これにより、優先順位の切り換えの頻度をさらに抑制することができ、計算結果のノイズによる充電率の比較の誤判断の発生を抑制することができる。具体的には、図５に示すように、蓄電装置１と蓄電装置２との充電率が同じ状態で、１台での放電に切り換わった時に、充電率の差が不感帯充電率よりも小さい場合、優先順位の切り換えを行わずに、蓄電装置２を継続して使用することで、優先順位の切り換えの頻度をさらに抑制することができる。またこの場合も不感帯充電率と許容充電率差を加味して周期Ｔを検出することで、蓄電装置１と蓄電装置２との充電率との差が許容ＳＯＣ差（許容充電率差）よりも大きくなることを抑制することができる。

次に、図６及び図７を用いて、充放電制御装置１８による制御動作の他の例を説明する。図６は、充放電制御装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。図７は、充放電制御装置の処理動作の一例を説明するための説明図である。図６に示す処理は、充放電制御装置１８の各部で処理を実行することで実現することができる。

充放電制御装置１８は、優先順位判定部５２により、前回の判定から時間Ｔ経過したかを判定する（ステップＳ５２）。つまり、充放電制御装置１８は、算出した周期Ｔが経過して、優先順位を切り換える制御を実行するタイミングかを判定する。充放電制御装置１８は、制御開始時の場合、前回の判定はないが、前回の判定から時間Ｔ経過したと判定する。

充放電制御装置１８は、時間Ｔ経過していない（ステップＳ５２でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ６０に進む。充放電制御装置１８は、時間Ｔ経過した（ステップＳ５２でＹｅｓ）と判定した場合、切換前充電率を加味した基準容量ΔＣと周期Ｔを算出する（ステップＳ５４）。切換前充電率は、判定時の対象の蓄電装置１２の充電率の差である。ここで、対象の蓄電装置１２は、優先順位が最も高い蓄電装置１２とその次の蓄電装置１２である。つまり、切換前充電率は、充電の場合、蓄電率が最も低い蓄電装置１２と、二番目に低い蓄電装置１２との充電率の差である。切換前充電率は、放電の場合、蓄電率が最も高い蓄電装置１２と、二番目に高い蓄電装置１２との充電率の差である。優先順位切換タイミング生成部５４は、蓄電装置１２の電池容量と予め設定された許容充電率差と、現状の切換前充電率と、に基づいて基準容量ΔＣを算出する。また、優先順位切換タイミング生成部５４は、算出する基準容量と、蓄電装置１２の最大充放電電流とに基づいて、切換タイミングの周期Ｔを算出する。基準容量ΔＣと、蓄電装置１２の最大充放電電流とに基づいて、切換タイミングの周期Ｔを決定する。また、基準容量ΔＣは、蓄電装置１２の電池容量と許容充電率差と不感帯充電率とに基づいて算出する。

具体的には、切換前電率差をγ［％］とした場合、下記式で基準容量ΔＣを算出する。
ΔＣ＝Ａｈ×（（α＋γ）／１００）
なお、周期Ｔは、基準容量ΔＣと蓄電装置１２の最大充放電電流とに基づいて上記式と同様に算出する。

充放電制御装置１８は、基準容量ΔＣと周期Ｔとを算出したら、優先順位判定部５２により放電優先順位または充電優先順位に変更があるかを判定する（ステップＳ５６）。

充放電制御装置１８は、放電優先順位と充電優先順位とのいずれも変更なし（ステップＳ５６でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ６０に進む。充放電制御装置１８は、放電優先順位と充電優先順位とのいずれかで変更あり（ステップＳ５６でＹｅｓ）と判定した場合、優先順位を切り換える（ステップＳ５８）。つまり、優先順位に変更がある場合、放電優先順位リスト５２ａ及び充電優先順位リスト５２ｂの少なくとも一方を切り換える。

充放電制御装置１８は、ステップＳ５２、ステップＳ５６のいずれかでＮｏと判定した場合、または、ステップＳ５８の処理を行った場合、制御終了かを判定する（ステップＳ６０）。充放電制御装置１８は、制御終了ではない（ステップＳ６０でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ５２に戻る。つまり、充放電制御装置１８は、制御終了と判定するまで、ステップＳ５２からステップＳ６０の処理を繰り返す。充放電制御装置１８は、制御終了である（ステップＳ６０でＹｅｓ）と判定した場合、本処理を終了する。

充放電制御装置１８は、図６に示す処理を行い、基準容量ΔＣをΔＣ＝Ａｈ×（α＋γ／１００）に基づいて算出し、切換前充電率を加味して算出した周期Ｔに基づいて、優先順位の切り換えを行うことでも、優先順位の切り換えの頻度を抑制しつつ、蓄電装置１２間の充電率の差が大きくなることを抑制することができる。また、切換前充電率を加味することで、充電率の差が大きい場合、周期Ｔを長くし、充電率の差が小さい場合、周期Ｔを短くすることができる。これにより、現在の状態に応じて周期Ｔの長さを調整できることで、充電率の差が許容充電率差よりも大きくなることを抑制しつつ、判定の間隔を長くすることができ、優先順位の切り換えの頻度をさらに抑制することができる。具体的には、図７に示すように、蓄電装置１と蓄電装置２との充電率の差を切換前充電率として検出し、切換前充電率を加えて周期Ｔを求めることで、判定後に１台での放電に切り換わって、優先順位が最も高い蓄電装置１のみが使用された場合も、周期Ｔ経過時に蓄電装置１と蓄電装置２との充電率との差が許容ＳＯＣ差（許容充電率差）よりも大きくなることを抑制することができる。

また、充放電制御装置１８は、不感帯に対応する不感帯充電率差β［％］と、直近の判定時の充電率の差である切換前充電率差γ［％］の両方を加味して、基準容量ΔＣをΔＣ＝Ａｈ×（（α−β＋γ）／１００）で算出してもよい。これにより、上述した例の両方の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、放電優先順位リスト５２ａと充電優先順位リスト５２ｂとを別々に記憶したが、いずれも充電率に基づいて決定し、優先順位の判定基準が逆になるものであるので、優先順位のリストを１つとし、それぞれの場合に応じて上位から選択するか下位から選択するかを切り換えるようにしてもよい。

また、優先順位切換タイミング生成部５４は、算出した切換タイミングの周期Ｔから制御遅れに対応する時間を減算した時間を新たな周期Ｔとしてもよい。つまり、Ｔ−制御遅れ時間を新たな周期（時間）Ｔとしてもよい。これにより、制御遅れを加味することができ、蓄電装置１２間の充電率の差が開きすぎることを抑制することができる。

また、係数Ｂは、１とすることが好ましい。これにより、周期Ｔをより長くすることができ、切換タイミングをより長くすることができる。

１０ 電池システム
１２ 蓄電装置
１４ 電力系統
１６ 電線
１８ 充放電制御装置
２０ 上位制御装置
３０ 電池部
３２ 電力変換部
３４ ＳＯＣ判定部
５０ 電力変換司令部
５２ 優先順位判定部
５２ａ 放電優先順位リスト
５２ｂ 充電優先順位リスト
５４ 優先順位切替タイミング生成部
５６ 充電率取得部
５８ 充放電目標値取得部

Claims (10)

1. 複数の蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置であって、
   複数の前記蓄電装置の充電率を取得する充電率取得部と、
   複数の前記蓄電装置の全体から出力する充放電の目標値を取得する充放電目標値取得部と、
   前記蓄電装置を使用する優先順位を切り換える切換タイミングを生成する優先順位切換タイミング生成部と、
   充電率に基づいて優先順位を判定し、前記優先順位切換タイミング生成部で生成された切換タイミングで、優先順位を切り換える優先順位判定部と、
   前記優先順位判定部で判定された優先順位と、前記充放電目標値取得部で取得した充放電の目標値に基づいて、使用する前記蓄電装置を決定し、決定した前記蓄電装置から充放電を実行させる電力変換司令部と、を有し、
   前記優先順位切換タイミング生成部は、前記蓄電装置の電池容量と予め設定された許容充電率差とに基づいて算出する基準容量と、前記蓄電装置の最大充放電電流とに基づいて、前記切換タイミングの周期を算出し、算出した周期に基づいて、前記切換タイミングを出力することを特徴とする充放電制御装置。
2. 前記優先順位切換タイミング生成部は、前記蓄電装置の電池容量をＡｈ［Ｗｈ］とし、前記許容充電率差をα［％］とし、前記基準容量をΔＣとし、前記最大充放電電流をＡ［Ｗ］とし、係数をＢ（０．８≦Ｂ≦１）とすると、前記基準容量ΔＣを前記蓄電装置の電池容量Ａｈ［Ｗｈ］と前記許容充電率差αとに基づいて算出し、切換タイミングの周期ＴをＴ＝Ｂ×（（６０×ΔＣ）／Ａ）で算出することを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
3. 前記優先順位切換タイミング生成部は、前記基準容量ΔＣをΔＣ＝Ａｈ×（α／１００）で算出することを特徴とする請求項２に記載の充放電制御装置。
4. 前記優先順位切換タイミング生成部は、不感帯に対応する不感帯充電率差をβ［％］とし、前記基準容量ΔＣをΔＣ＝Ａｈ×（（α−β）／１００）で算出することを特徴とする請求項２に記載の充放電制御装置。
5. 前記優先順位切換タイミング生成部は、直近の判定時の充電率の差である切換前充電率差をγ［％］とし、前記基準容量ΔＣをΔＣ＝Ａｈ×（（α＋γ）／１００）で算出することを特徴とする請求項２に記載の充放電制御装置。
6. 前記優先順位切換タイミング生成部は、さらに不感帯に対応する不感帯充電率差をβ［％］とし、直近の判定時の充電率の差である切換前充電率差をγ［％］とし、前記基準容量ΔＣをΔＣ＝Ａｈ×（（α−β＋γ）／１００）で算出することを特徴とする請求項２に記載の充放電制御装置。
7. 前記係数Ｂは、１であることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の充放電制御装置。
8. 前記優先順位切換タイミング生成部は、切換タイミングの周期Ｔから制御遅れに対応する時間を減算した時間を周期として、前記切換タイミングを出力することを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の充放電制御装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の充放電制御装置と、
   前記充放電制御装置で充放電が制御される複数の蓄電装置と、
   前記充放電制御装置に複数の前記蓄電装置の全体から出力する充放電の目標値を出力する上位制御装置と、を有する電池システム。
10. 前記複数の蓄電装置は、同一の性能であることを特徴とする請求項９に記載の電池システム。

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