JP2016201965A - 蓄電システム及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電部の状態に適したきめ細かな充放電制御を実行可能であると共に、充放電制御のリアルタイム性を十分に確保可能な蓄電システム及びその制御方法を提供する。【解決手段】蓄電システム１６は、蓄電部５６の充放電制御を実行するＰＣＳ５０と、測定部６４に接続されると共に、測定部６４により測定された物理量に基づいて蓄電部５６の状態を診断するＢＭＵ６２を含んで構成される。ＢＭＵ６２は、ＥＭＳ６０から送信された運転計画情報を取得する情報取得部７８と、運転計画情報及び蓄電部５６の状態に基づき蓄電部５６の制御条件を算出する制御条件算出部８０を有する。そして、ＢＭＵ６２は、ＰＣＳ５０に対して制御条件を含む命令信号を送信することで、ＰＣＳ５０に充放電制御を実行させる。【選択図】図２

Description

本発明は、電力を充放電可能に構成された蓄電部を備える蓄電システム及びその制御方法に関する。

近年、環境対応又は災害対策の一環として、エネルギー消費量の削減を目的とする取り組みが重要視されている。このような背景から、需要地で消費される電力を貯蔵すると共に、必要に応じて電力を供給する蓄電システムが普及しつつある。

例えば、特許文献１及び２では、１つのマスタコントローラが、並列に接続された複数の蓄電池系列を統合的に監視・制御するシステム構成が提案されている。具体的には、各蓄電池系列を構成する電力変換器、管理制御部及び状態監視部がこの順にて直列接続されている。また、状態監視部は、電力変換器と蓄電部の間にあるスイッチに対して指令を送信することで、両者の電気的接続をオフにする旨が記載されている。

特開２０１２−２１００７４号公報（図１、［００１９］〜［００２２］、［００２７］） 特開２０１２−２１００８１号公報（図１）

ところが、特許文献１及び２で提案されるシステムでは、それぞれの蓄電池系列に属する管理制御部及び状態監視部、並びにマスタコントローラの間で必要な情報を共有した上で蓄電部の制御条件を算出できず、その結果、蓄電池の状態に適したきめ細かな充放電制御を行うのが困難であった。

また、蓄電池系列の制御に対して管理制御部が常に関与するため、この管理制御部での処理負荷が総じて増大する傾向がみられる。その結果、運転状況によっては充放電制御のリアルタイム性（即時性ともいう）を十分に確保できない場合があった。

なお、特許文献１及び２には、状態監視部が、異常時に、電力変換器と蓄電部の間にあるスイッチをオフにする旨が記載されるに留まっており、これ以外の制御方法に関して何ら言及されていない。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、蓄電部の状態に適したきめ細かな充放電制御を実行可能であると共に、充放電制御のリアルタイム性を十分に確保可能な蓄電システム及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る「蓄電システム」は、電力を充放電可能に構成された蓄電部と、前記蓄電部の充放電制御を実行する電力変換手段と、前記蓄電部の状態に相関する物理量を測定する測定部と、前記測定部に接続されると共に、前記測定部により測定された前記物理量に基づいて前記蓄電部の状態を診断する状態診断手段と、前記状態診断手段との間で相互に通信可能であり、且つ、前記蓄電部の運転計画を示す運転計画情報を記憶する電力管理装置を備える。

そして、前記電力変換手段に対して命令信号を送信することで前記電力変換手段に前記充放電制御を実行させ、前記電力管理装置から送信された前記運転計画情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部により取得された前記運転計画情報及び前記蓄電部の状態に基づき、前記命令信号に含まれる前記蓄電部の制御条件を算出する制御条件算出部を有する。

このように、運転計画を示す運転計画情報及び診断により得た蓄電部の状態に基づいて前記蓄電部の制御条件を算出するので、他装置（電力管理装置）から与えられた運転計画及び自装置（状態診断手段）による診断結果が同時に且つ直接的に反映された制御条件を得ることができる。また、状態診断手段は、自身が算出した制御条件を含む命令信号を電力変換手段に対して直接送信するので、その分だけオーバーヘッドを低減可能となる。これらにより、蓄電部の状態に適したきめ細かな充放電制御を実行できると共に、充放電制御のリアルタイム性（例えば、制御特性の変動に対する追従性、異常時の応答性）を十分に確保できる。

また、前記状態診断手段は、前記運転計画情報及び前記物理量に基づいて前記蓄電部の充放電条件を決定する充放電条件決定部を更に有し、前記制御条件算出部は、前記充放電条件決定部により決定された前記充放電条件及び前記蓄電部の状態を用いて前記制御条件を算出することが好ましい。

また、前記充放電条件決定部は、前記蓄電部の作動範囲を制約する充放電制約条件を含む前記充放電条件を決定し、前記制御条件算出部は、前記充放電制約条件にて特定される前記作動範囲に収まるように前記制御条件を算出することが好ましい。蓄電部の状態を反映させた作動範囲内にて運転を行うことで、蓄電システム全体の高効率化が一層図られる。

また、前記制御条件算出部は、前記運転計画における運転属性が保守運転である場合、前記蓄電部の保守動作シーケンスに関わる充放電推奨条件に従うように前記制御条件を算出することが好ましい。蓄電部の状態を適切に反映させた保守運転を行うことで、蓄電システムの長寿命化が一層図られる。

また、前記電力変換手段及び前記状態診断手段は、一体の装置として構成されることが好ましい。これにより、設備コストの低減のみならず、蓄電システムにおける装置構成の簡素化、維持管理工数の削減、或いは故障リスクの低減が図られる。

本発明に係る「蓄電システムの制御方法」は、電力を充放電可能に構成された蓄電部と、前記蓄電部の充放電制御を実行する電力変換手段と、前記蓄電部の状態に相関する物理量を測定する測定部と、前記測定部に接続されると共に、前記測定部により測定された前記物理量に基づいて前記蓄電部の状態を診断する状態診断手段と、前記状態診断手段との間で相互に通信可能であり、且つ、前記蓄電部の運転計画を示す運転計画情報を記憶する電力管理装置を備える蓄電システムの制御方法である。

そして、前記電力管理装置から送信された前記運転計画情報を取得する取得ステップと、取得された前記運転計画情報及び前記蓄電部の状態に基づき、前記蓄電部の制御条件を算出する算出ステップと、算出された前記制御条件を含む命令信号を前記電力変換手段に送信することで前記電力変換手段に前記充放電制御を実行させる送信ステップを前記状態診断手段に実行させる。

本発明に係る蓄電システム及びその制御方法によれば、蓄電部の状態に適したきめ細かな充放電制御を実行できると共に、充放電制御のリアルタイム性を十分に確保できる。

この実施形態に係る蓄電システムを組み込んだ電力管理システムの全体構成図である。 図１に示す蓄電システムの電気ブロック図である。 運転属性が「通常運転」である蓄電システムの第１シーケンス図である。 運転属性が「通常運転」である蓄電システムの第２シーケンス図である。 運転属性が「保守運転」である蓄電システムの第１シーケンス図である。 運転属性が「保守運転」である蓄電システムの第２シーケンス図である。 変形例に係る蓄電システムの電気ブロック図である。

以下、本発明に係る蓄電システムについて、その制御方法及び電力管理システムとの関係において好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

［電力管理システム１０の全体構成］
図１は、この実施形態に係る蓄電システム１６を組み込んだ電力管理システム１０の全体構成図である。なお、この図１及び後述する図２、図７に関して、構成要素同士を連結する太線は電力線を示すと共に、構成要素同士を連結する細線は通信線を示す。

電力管理システム１０は、商用の配電線網から供給される系統電源１２と、系統電源１２から商用電力が供給される建物１４と、蓄電システム１６と、蓄電システム１６とは別の分散型電源１８とから基本的に構成される。

分散型電源１８は、建物１４等の需要地に分散配置される小規模電源である。分散型電源１８は、例えば再生可能エネルギーを利用する発電機であり、具体的には、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽光発電機２０、風力を電気エネルギーに変換する風力発電機２２を含んで構成される。或いは、分散型電源１８は、蓄電部を備える電気自動車２４、燃料電池、ガス発電機、地熱発電機（いずれも不図示）であってもよい。

建物１４内には、分電盤２６と、一般負荷２８、３０と、非常時に稼働させることを目的とする重要負荷３２とが設置されている。一般負荷２８、３０は、系統電源１２から電力の供給が停止した場合、蓄電システム１６から電力が供給されない負荷である。重要負荷３２は、系統電源１２から電力の供給が停止した場合、蓄電システム１６から電力が供給される負荷である。例えば、一般負荷２８、３０は、洗濯機、空調機、電子レンジ、通常照明、パーソナルコンピュータ等であり、重要負荷３２は、テレビ、ラジオ、非常用照明等である。

系統電源１２と分電盤２６の間には、電力量取得部３４が設けられている。電力量取得部３４は、例えば、建物１４内における使用電力量・買電電力量、又は系統電源１２の状態（具体的には、停電・逆潮流の有無）を取得する。また、室内温度及び外気温を測定可能な温度計３６が設置されている。

建物１４内には、電子機器同士を通信可能に接続する狭域ネットワーク（以下、ＬＡＮ３８）が構築されている。ＬＡＮ３８には、電力量取得部３４、温度計３６の他、後に詳述する蓄電システム１６、電力管理に供される管理用端末４０、及び、外部の広域ネットワーク（より詳細には、ＷＡＮ４２）との間の通信を中継するルータ４４が接続されている。これにより、ＥＭＳ（Energy Management System）親局４８は、ＬＡＮ３８及びＷＡＮ４２を介して、蓄電システム１６との間で電力管理に必要な各種データを送信又は受信する。

管理用端末４０は、蓄電システム１６の運転計画に関する各種設定を行うためのコンピュータである。管理用端末４０は、蓄電システム１６における現在の運転状況・過去の運転実績、又は増設された分散型電源１８の種別を含む可視情報を表示するディスプレイ装置を備える。

［蓄電システム１６の電気ブロック図］
図２は、図１に示す蓄電システム１６の電気ブロック図である。この蓄電システム１６は、電力変換手段としての電力変換器（Power Conditioning System：以下、ＰＣＳ５０）と、拡張用の電力変換器（以下、拡張用ＰＣＳ５２）と、開閉器５４と、蓄電部５６とを含んで構成される。

ＰＣＳ５０は、交流電力（ＡＣ）及び直流電力（ＤＣ）の間で双方向に変換可能な変換器であり、蓄電部５６の充電制御又は放電制御（以下、総称して「充放電制御」）を実行する。ＰＣＳ５０は、建物１４内にある電力設備、より詳細には分電盤２６（図１）を介して系統電源１２に接続されている。

拡張用ＰＣＳ５２は、外部電源を増設する際、追加的に設置される電力変換器である。すなわち、拡張用ＰＣＳ５２は、蓄電システム１６に対して着脱可能に構成される。本図例では、拡張用ＰＣＳ５２は、一端側にて系統電源１２等に、他端側にて分散型電源１８にそれぞれ接続されている。

開閉器５４は、ＰＣＳ５０と蓄電部５６の間の電気的接続をオン・オフするスイッチである。この開閉器５４による開閉動作は、後述するＢＭＵ６２により制御される。

蓄電部５６は、電力を充放電可能に構成された二次電池、例えば、鉛蓄電池やリチウムイオン電池である。蓄電部５６は、単一のセル電池５８、或いは、複数のセル電池５８を直列に接続して構成される蓄電モジュールである。なお、蓄電部５６の構成はこれ以外であってもよく、ナトリウム−硫黄電池、ニッケル水素電池を含む他の種類の二次電池、電気二重層タイプを含むキャパシタ、又はこれらを組み合わせた複合電池であってもよい。

ところで、蓄電システム１６は、電力管理装置としてのＥＭＳ６０と、状態診断手段としてのＢＭＵ（Battery Management Unit）６２と、蓄電部５６の状態に相関する物理量を測定する測定部６４を更に含んで構成される。

測定部６４は、蓄電モジュール全体の電圧及び電流を測定する組電池センサ７０と、各セル電池５８の電圧及び温度を個別に測定する複数のセルセンサ７２と、組電池センサ７０及び各セルセンサ７２からの測定信号を収集するデータ収集器７４とを備える。

ＥＭＳ６０は、蓄電システム１６の各構成要素の制御を司る装置であり、後述する運転計画情報を含む各種情報を記憶する情報記憶部７６を有する。情報記憶部７６には、電源特性に関する情報（以下、電源情報という）が記憶される。電源情報として、例えば、蓄電／発電の方式、蓄電／発電デバイスの種別、電力容量等が挙げられる。情報記憶部７６には、蓄電部５６の電源情報のみならず、蓄電システム１６に接続可能な各種電源（系統電源１２及び分散型電源１８）に関する電源情報が予め記憶されている。

ＥＭＳ６０は、管理用端末４０、ＢＭＵ６２、及び拡張用ＰＣＳ５２との間で相互に通信可能である。ＥＭＳ６０は、例えば、蓄電部５６又は分散型電源１８の最新状態、建物１４内における電力の使用に関する電力使用情報（例えば使用電力量）、系統電源１２からの電力の供給に関する電力供給情報（例えば買電電力量）、建物１４内又は建物１４外の温度情報を収集可能である。

ＢＭＵ６２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含んで構成される装置である。ＢＭＵ６２は、測定部６４により測定された物理量をデータ収集器７４から取得し、当該物理量に基づいて蓄電部５６の状態を診断する。ＢＭＵ６２は、具体的には、蓄電部５６の状態を診断する状態診断部７７と、蓄電部５６の制御条件を算出するための各種情報を取得する情報取得部７８と、蓄電部５６の充放電条件を決定する充放電条件決定部７９と、決定された充放電条件を満たす蓄電部５６の制御条件を算出する制御条件算出部８０を有する。

ＢＭＵ６２は、ＥＭＳ６０、ＰＣＳ５０、及び測定部６４（詳細にはデータ収集器７４）との間でそれぞれ通信可能に接続されると共に、ＰＣＳ５０と蓄電部５６の間に配された開閉器５４に対して開閉動作を指示する信号を出力する。

［電力管理システム１０の動作］
この実施形態に係る電力管理システム１０は、以上のように構成される。続いて、電力管理システム１０の動作について、より詳細には、管理用端末４０及び蓄電システム１６の動作を中心に説明する。

＜管理用端末４０の動作＞
先ず、特定のユーザ（いわゆる管理者）は、建物１４内にある管理用端末４０を操作することで、蓄電システム１６の運転設定を行う。運転設定の内容には、例えば、蓄電システム１６の構成、分散型電源１８の接続有無及び種別、電源情報、又は、運転の計画・方針に関する情報（以下、運転計画情報）が含まれる。運転計画情報は、例えば、使用電力量の目標値、計画値、蓄電部５６の運転属性（具体的には、通常運転、保守運転、自立運転等）が挙げられる。

なお、運転属性を更に細分化した運転モードを定義してもよい。例えば、通常運転の場合、優先的に蓄電部５６へ充電するモード、優先的に太陽光発電機２０から給電するモード、優先的に蓄電部５６から給電するモードが考えられる。運転モードの種類はこれに限られず、例えば、負荷の最大使用電力を抑制する「ピークカット」、一定割合の使用電力を蓄電システム１６から給電する「定率放電」等の高次の運転モードが含まれてもよい。

管理用端末４０は、運転計画に関する設定の入力又は変更を受け付けた後に、設定された内容を運転計画情報として一時的に記憶する。そして、管理用端末４０は、運転計画の実行に先立ち、記憶された１日毎の運転計画情報を、蓄電システム１６のＥＭＳ６０に向けて送信する。

＜蓄電システム１６の動作＞
続いて、蓄電システム１６の動作について、図３〜図６のシーケンス図を主に参照しながら詳細に説明する。各シーケンス図は、ＰＣＳ５０、ＢＭＵ６２及びＥＭＳ６０の３者間における処理過程を示す。

ＥＭＳ６０は、情報記憶部７６から読み出した運転計画情報を参照することで、現在時刻が属する運転時間帯での運転計画を選択し、該運転計画に従って逐次動作する。ここでは、ＢＭＵ６２は、ＰＣＳ５０に向けて命令信号を送信することで蓄電部５６の充放電制御を実行させると共に、ＥＭＳ６０は、拡張用ＰＣＳ５２に向けて命令信号を送信することで分散型電源１８の電力制御を実行させる。

＜通常運転＞
運転属性が「通常運転」である蓄電システム１６の動作（正常系及び異常系）について、図３及び図４のシーケンス図を参照しながら説明する。この「通常運転」は、系統電源１２から電力が供給された状態下における運転形態である。

図３のステップＳ１０において、ＥＭＳ６０は、ＬＡＮ３８を介して受信した運転計画情報を、情報記憶部７６に記憶させる。この場合、ＥＭＳ６０は、送信処理に先立ち、蓄電部５６及び系統電源１２の電源情報等を記憶しておく。

ステップＳ１１において、ＥＭＳ６０は、ＢＭＵ６２に対して運転計画情報を含む情報セットを送信する。ＥＭＳ６０から送信する情報セットには、上記した運転計画情報の他、それ以外に必要な情報、例えば、蓄電部５６の電源情報、系統電源１２の電源情報、ＥＭＳ６０のステータス情報、ＥＭＳ６０のタイムスタンプ、ＥＭＳ６０に記憶された各種情報が含まれてもよい。

ステップＳ１２において、ＢＭＵ６２（情報取得部７８）は、ステップＳ１１にて送信された運転計画情報を取得する。ＥＭＳ６０（情報記憶部７６）に記憶される運転計画情報を取得することで、ＢＭＵ６２及びＥＭＳ６０は、蓄電部５６の運転計画を自動的に共有できる。

ステップＳ１３において、ＢＭＵ６２は、ステップＳ１２にて情報セットを受信し、運転計画情報を取得した旨を通知する。これ以降、ＢＭＵ６２は、蓄電部５６の充放電制御を開始する。

ステップＳ１４において、ＢＭＵ６２の情報取得部７８は、蓄電部５６の制御条件を算出するための各種情報を取得する。ここで取得する情報は、ステップＳ１２にて受信した情報セット、或いはそれ以外の任意の情報である。

ステップＳ２１において、ＢＭＵ６２は、測定部６４による測定結果を用いて蓄電部５６の状態を診断する。この診断に先立ち、データ収集器７４は、組電池センサ７０及び複数のセルセンサ７２から入力された測定信号の時系列をＢＭＵ６２側に出力する。そして、状態診断部７７は、この測定信号の時系列を解析することで、蓄電部５６の状態に相関する物理量（電圧、電流、温度の代表値）を算出すると共に、当該物理量に基づいて蓄電部５６の状態を診断する。代表値は、例えば、最高値、最低値、平均値、最頻値、中央値を含む統計量である。

ステップＳ２２において、ＢＭＵ６２（充放電条件決定部７９）は、ＥＭＳ６０からの運転計画情報及び測定部６４からの物理量に基づき、蓄電部５６の作動範囲を制約する充放電制約条件（単に「制約条件」という）を含む充放電条件を算出し、決定する。「制約条件」とは、例えば、蓄電部５６の電圧、電流、電力、ＳＯＣ（State Of Charge）、ＳＯＨ（State Of Health）である。

セル電池５８が鉛蓄電池である場合、過充電に強い反面、過充電状態では特に充放電のエネルギー効率が低い傾向がある。一方、セル電池５８がリチウムイオン電池である場合、過充電及び過放電に弱い反面、幅広い充電状態において充放電のエネルギー効率が高い傾向がある。そこで、充放電条件決定部７９は、上記したような電源特性の違いを考慮することで、蓄電部５６に適した制約条件を決定する。

なお、ステップＳ２１の診断処理及びステップＳ２２の決定処理は、同期的に実行してもよいし非同期的に実行してもよい。両者の処理を非同期的に実行する場合、充放電条件決定部７９は、蓄電部５６の最新状態を用いて制約条件を決定することが好ましい。

ステップＳ２３において、ＢＭＵ６２（制御条件算出部８０）は、ステップＳ２２にて決定された制約条件を満たす蓄電部５６の制御条件を算出する。具体的には、制御条件算出部８０は、運転計画情報、蓄電部５６の状態及び制約条件を用いて制御条件を算出する。この算出処理の際に、情報取得部７８により取得された電源情報、電力使用情報、電力供給情報、温度情報のうち少なくとも１つの情報を併せて用いてもよい。

ステップＳ２４において、ＢＭＵ６２は、ＰＣＳ５０に対して蓄電部５６の制御命令を行う。具体的には、ＢＭＵ６２は、ステップＳ２３で算出された制御条件を含む命令信号をＰＣＳ５０に向けて送信する。

ステップＳ２５において、ＰＣＳ５０は、ステップＳ２４にて受信した命令信号に含まれる制御条件（結果的に、制約条件）を満たすように、蓄電部５６の充放電制御を実行する。ステップＳ２６において、ＰＣＳ５０は、ステップＳ２５でのＰＣＳ５０による制御状態（直流側又は交流側の電圧・電流・電力を含む）を、自身のステータス情報と併せてＢＭＵ６２に通知する。

ステップＳ２７において、ステップＳ２１〜Ｓ２６の動作とは別に、ＥＭＳ６０は、ＢＭＵ６２による診断結果を含む情報セットの送信要求を行う。

ステップＳ２８において、ＢＭＵ６２は、ステップＳ２１にて診断された蓄電部５６の状態を含む情報セットをＥＭＳ６０に向けて送信する。ＢＭＵ６２が送信する情報セットには、組電池としての測定結果、各セル電池５８の測定結果、ＢＭＵ６２及び蓄電部５６のステータス情報の他、それ以外に必要な情報、例えば、直近の制約条件、制約条件の履歴情報、ＢＭＵ６２のタイムスタンプが含まれてもよい。或いは、この情報セットには、ＰＣＳ５０と共有する各種情報、例えば、ＰＣＳ５０のステータス情報、ＰＣＳ５０に送信した制御条件、ＰＣＳ５０での監視情報（直流側又は交流側の電圧・電流・電力を含む）が含まれてもよい。

このように、蓄電システム１６は、運転状態が「正常」である場合、定期的又は不定期的にステップＳ２１〜Ｓ２６或いはステップＳ２７、Ｓ２８を順次繰り返す。続いて、運転状態が「正常」である最中に、ＢＭＵ６２が蓄電部５６の「異常」を検出した際の、蓄電システム１６の動作について説明する。

図４のステップＳ３１において、ＢＭＵ６２は、蓄電部５６の状態が「異常」である旨を検出すると共に、アラームの識別情報及び異常レベルを特定する。

ステップＳ３２において、ＢＭＵ６２の制御条件算出部８０は、ステップＳ３１にて特定された異常レベルに応じて蓄電部５６の制御条件を算出する。例えば、制御条件算出部８０は、運転状態が「正常」の場合と比べて小さい制御量、或いは、充放電制御を実質的に停止させる制御値を、制御条件として算出してもよい。ＢＭＵ６２は、これと併せて又はこれとは別に、開閉器５４に対して開動作を指示する信号を出力することで、充放電制御を停止させてもよい。

ステップＳ３３において、ＢＭＵ６２は、ＰＣＳ５０に対して蓄電部５６の制御命令を行う。ステップＳ３４において、ＰＣＳ５０は、受信した命令信号に基づいて蓄電部５６の充放電制御を実行する。ステップＳ３５において、ＰＣＳ５０は、ＰＣＳ５０自身の制御状態及びステータス情報をＢＭＵ６２に通知する。

ステップＳ３５において、ＢＭＵ６２は、アラームの識別情報及び異常レベルを含む異常メッセージをＥＭＳ６０に対して通知する。ステップＳ３６において、ＥＭＳ６０は、ステップＳ３５にて異常メッセージを受信した旨をＢＭＵ６２に対して応答通知を行う。

このように、ＢＭＵ６２が蓄電部５６の「異常」を検出した場合、ＢＭＵ６２は、異常レベルに応じた充放電制御をＰＣＳ５０に実行させる。続いて、運転状態が「正常」である最中に、ＥＭＳ６０が上位レベルでの「異常」を検知した際の、蓄電システム１６の動作について説明する。

ステップＳ４１において、ＥＭＳ６０は、蓄電システム１６の上位レベル（上位装置）の状態が「異常」である旨を検知すると共に、アラームの識別情報及び異常レベルを特定する。

ステップＳ４２において、ＥＭＳ６０は、アラームの識別情報及び異常レベルを含む異常メッセージをＢＭＵ６２に対して通知する。ステップＳ４３において、ＢＭＵ６２は、ステップＳ４２にて異常メッセージを受信した旨をＥＭＳ６０に対して応答通知を行う。

ステップＳ４４において、ＢＭＵ６２の制御条件算出部８０は、ステップＳ３２の場合と同様にして、特定された異常レベルに応じて蓄電部５６の制御条件を算出する。ステップＳ４５において、ＢＭＵ６２は、ＰＣＳ５０に対して蓄電部５６の制御命令を行う。ステップＳ４６において、ＰＣＳ５０は、受信した命令信号に基づいて蓄電部５６の充放電制御を実行する。ステップＳ４７において、ＰＣＳ５０は、ＢＭＵ６２に対して制御状態を通知する。

このように、充放電条件決定部７９は蓄電部５６の作動範囲を制約する制約条件を含む充放電条件を決定し、制御条件算出部８０はこの制約条件に収まるように制御条件を算出する。蓄電部５６の状態を反映させた作動範囲内にて運転を行うことで、蓄電システム１６全体の高効率化が一層図られる。

＜保守運転＞
続いて、運転属性が「保守運転」である蓄電システム１６の動作について、図５及び図６のシーケンス図を参照しながら説明する。「保守運転」には、例えば、蓄電部５６を満充電状態にする「回復充電」、蓄電部５６の満充電容量を測定する「容量試験」等が挙げられる。

ステップＳ５０において、ＥＭＳ６０は、ＢＭＵ６２に対して「保守運転」への移行する旨の要求信号を送信する。ステップＳ５１において、ＢＭＵ６２は、ステップＳ５０にて要求信号を受信した旨をＥＭＳ６０に対して応答通知を行う。これにより、ＥＭＳ６０及びＢＭＵ６２は、蓄電システム１６の運転属性が「保守運転」に移行した旨を共有する。

ステップＳ５２において、ＢＭＵ６２及びＥＭＳ６０は、「保守運転」に関する運転制御を開始する。例えば「回復充電」の場合、［１］ＣＣ（Constant-Current）充電、［２］ＣＶ（Constant-Voltage）充電、［３］停止、の３つのフェーズからなる保守動作シーケンスを実行する。このとき、ＢＭＵ６２は、最初のフェーズ番号（＝１）を記憶しておく。

図５のステップＳ５３において、ＢＭＵ６２の情報取得部７８は、運転属性の変更に伴い、蓄電部５６の制御条件を算出するための各種情報（運転計画情報を含む）を取得する。

ステップＳ５４において、ＢＭＵ６２の充放電条件決定部７９は、ＥＭＳ６０からの運転計画情報及び測定部６４からの物理量を用いて、上記した制約条件を含む充放電条件を算出・決定する。これに加え、充放電条件決定部７９は、上記したフェーズ番号を更に用いて、蓄電部５６の保守動作シーケンスに関わる制御パラメータの集合である充放電推奨条件（単に「推奨条件」という）を充放電条件の一部として決定する。「推奨条件」とは、例えば、ＣＶ電圧値、ＣＣ電流値、充電時間、放電時間、停止時間、開閉器５４のオン・オフ状態である。

ステップＳ５５において、ＢＭＵ６２の制御条件算出部８０は、ステップＳ５４で決定された制約条件及び推奨条件をもとに蓄電部５６の制御条件を算出する。ステップＳ５６において、ＢＭＵ６２は、ＰＣＳ５０に対して蓄電部５６の制御命令を行う。ステップＳ５７において、ＰＣＳ５０は、受信した命令信号に基づいて蓄電部５６の充放電制御を実行する。ステップＳ５８において、ＰＣＳ５０は、ＰＣＳ５０自身の制御状態及びステータス情報をＢＭＵ６２に通知する。これにより、ＰＣＳ５０は、受信した命令信号に含まれる制御条件（結果的に、制約条件及び推奨条件）を満たすように、蓄電部５６の充放電制御を実行できる。

ステップＳ６１において、ステップＳ５４〜Ｓ５８の動作とは別に、ＥＭＳ６０は、ＢＭＵ６２による診断結果を含む情報セットの送信要求を行う。

ステップＳ６２において、ＢＭＵ６２は、診断された蓄電部５６の状態を含む情報セットをＥＭＳ６０に向けて送信する。ＢＭＵ６２が送信する情報セットには、ステップＳ２８に例示する情報の他、直近の推奨条件、推奨条件の履歴情報、フェーズ番号（＝１）が含まれてもよい。

このように、蓄電システム１６は、定期的又は不定期的にステップＳ５４〜Ｓ５８を順次繰り返すことで、保守動作シーケンスの第１フェーズを実行する。

図６のステップＳ７１において、ＢＭＵ６２は、次のフェーズに移行可能か否かを判断する。移行可能であると判断された場合、次のステップ（Ｓ７２）に進む。ここで、フェーズ番号が「１」から「２」に更新される点に留意する。

ステップＳ７２〜Ｓ７６において、蓄電システム１６は、図５のステップＳ５４〜Ｓ５８の場合と同様にして、保守動作シーケンスの第２フェーズを実行する。そして、３番目以降のフェーズに関しても上記の手順に従って実行する。

ステップＳ８１において、ＢＭＵ６２は、すべてのフェーズの実行が完了したことを条件に、保守動作シーケンスを終了する。ステップＳ８２において、ＢＭＵ６２は、蓄電システム１６の「保守運転」が終了した旨をＥＭＳ６０に対して通知する。ステップＳ８３において、ＥＭＳ６０は、ステップＳ８２にて終了通知を受信した旨をＢＭＵ６２に対して応答通知を行う。

ステップＳ８４において、ＢＭＵ６２及びＥＭＳ６０は、保守動作シーケンスの終了に伴って「保守運転」に関する運転制御を終了する。ステップＳ８５において、ＢＭＵ６２は、「保守運転」の終了を受けて、次に選択された運転計画に従って動作する。

このように、制御条件算出部８０は、運転計画における運転属性が「保守運転」である場合、蓄電部５６の保守動作シーケンスに関わる推奨条件に従うように制御条件を算出する。蓄電部５６の状態を適切に反映させた保守運転を行うことで、蓄電システム１６の長寿命化が一層図られる。これと併せて、蓄電部５６を所定の状態に整えることが可能となるため、蓄電部５６の状態に対する診断精度が向上する。

［蓄電システム１６による効果］
以上のように、蓄電システム１６は、［１］電力を充放電可能に構成された蓄電部５６と、［２］蓄電部５６の充放電制御を実行するＰＣＳ５０と、［３］蓄電部５６の状態に相関する物理量を測定する測定部６４と、［４］測定部６４に接続されると共に、測定部６４により測定された物理量に基づいて蓄電部５６の状態を診断するＢＭＵ６２と、［５］ＢＭＵ６２との間で相互に通信可能であり、且つ、蓄電部５６の運転計画を示す運転計画情報を記憶するＥＭＳ６０を備えるシステムである。

そして、ＢＭＵ６２は、ＰＣＳ５０に対して命令信号を送信することでＰＣＳ５０に充放電制御を実行させ、ＥＭＳ６０から送信された運転計画情報を取得する情報取得部７８と、取得された運転計画情報及び蓄電部５６の状態に基づき、命令信号に含まれる制御条件を算出する制御条件算出部８０を有する。

図３〜図６のシーケンス図によれば、ＢＭＵ６２は、運転計画情報を取得する取得ステップ（Ｓ１２、Ｓ５３）と、制御条件を算出する算出ステップ（Ｓ２３、Ｓ３２、Ｓ４４、Ｓ５５、Ｓ７４）と、ＰＣＳ５０に向けて命令信号を送信する送信ステップ（Ｓ２４、Ｓ３３、Ｓ４５、Ｓ５６、Ｓ７４）を実行する。

このように、運転計画を示す運転計画情報及び診断により得た蓄電部５６の状態に基づいて蓄電部５６の制御条件を算出するので、他装置（ＥＭＳ６０）から与えられた運転計画及び自装置（ＢＭＵ６２）による診断結果が同時に且つ直接的に反映された制御条件を得ることができる。また、ＢＭＵ６２は、自身が算出した制御条件を含む命令信号をＰＣＳ５０に対して直接送信するので、その分だけオーバーヘッドを低減可能となる。これらにより、蓄電部５６の状態に適したきめ細かな充放電制御を実行できると共に、充放電制御のリアルタイム性（例えば、制御特性の変動に対する追従性、異常時の応答性）を十分に確保できる。

また、ＢＭＵ６２が主体となって蓄電部５６の充放電制御に関与することで、ＥＭＳ６０の処理負荷を分散できると共に、ＢＭＵ６２とＥＭＳ６０の間での通信処理に関する要求仕様が緩和され得る。その結果、比較的低廉な装置構成でＥＭＳ６０を導入できる利点もある。

［変形例］
続いて、変形例に係る蓄電システム１００について、図７を参照しながら説明する。なお、本実施形態と同様の構成要素については、同一の参照符号を付すると共にその説明を省略する。

図７に示すように、蓄電システム１００は、ＰＣＳ５０及びＢＭＵ６２に代わって、一体型ＰＣＳ１０２を備える点で本実施形態（図２）と異なる。一体型ＰＣＳ１０２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、電力変換回路１０４を含んで構成され、記憶されたプログラムを読み出し実行することで、ＰＣＳ５０（図２）の制御機能に相当するＰＣＳ機能１０６と、ＢＭＵ６２（図２）の制御機能に相当するＢＭＵ機能１０８をそれぞれ実現可能である。

ＰＣＳ機能１０６及びＢＭＵ機能１０８はソフトウェアモジュールからなり、両者間にて内部通信を行うことで本実施形態と同等の動作を実行できる。このように、電力変換手段及び状態診断手段を一体の装置（一体型ＰＣＳ１０２）として構成することで、設備コストの低減のみならず、蓄電システム１００における装置構成の簡素化、維持管理工数の削減、或いは故障リスクの低減が図られる。

［備考］
なお、この発明は、上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

本実施形態では、１つのＥＭＳ６０に１つのＢＭＵ６２が接続されているが、２つ以上のＢＭＵ６２が接続されてもよい。この場合、１つ又は２つ以上のＥＭＳ６０が統括的に動作することで、複数の電源（蓄電部５６又は分散型電源１８）の組み合わせに適したきめ細かい電力制御を実行可能となり、その結果、システム全体で最適化された電力管理が可能になる。

１０‥電力管理システム １２‥系統電源
１４‥建物 １６、１００‥蓄電システム
１８‥分散型電源 ２８、３０‥一般負荷
３２‥重要負荷 ４０‥管理用サーバ
５０‥ＰＣＳ（電力変換手段） ５２‥拡張用ＰＣＳ
５４‥開閉器 ５６‥蓄電部
５８‥セル電池 ６０‥ＥＭＳ（電力管理装置）
６２‥ＢＭＵ（状態診断手段） ６４‥測定部
７０‥組電池センサ ７２‥セルセンサ
７４‥データ収集器 ７６‥情報記憶部
７７‥状態診断部 ７８‥情報取得部
７９‥充放電条件決定部 ８０‥制御条件算出部
１０２‥一体型ＰＣＳ １０４‥電力変換回路
１０６‥ＰＣＳ機能部（電力変換手段） １０８‥ＢＭＵ機能部（状態診断手段）

Claims (6)

1. 電力を充放電可能に構成された蓄電部と、
   前記蓄電部の充放電制御を実行する電力変換手段と、
   前記蓄電部の状態に相関する物理量を測定する測定部と、
   前記測定部に接続されると共に、前記測定部により測定された前記物理量に基づいて前記蓄電部の状態を診断する状態診断手段と、
   前記状態診断手段との間で相互に通信可能であり、且つ、前記蓄電部の運転計画を示す運転計画情報を記憶する電力管理装置と
   を備え、
   前記状態診断手段は、
   前記電力変換手段に対して命令信号を送信することで前記電力変換手段に前記充放電制御を実行させ、
   前記電力管理装置から送信された前記運転計画情報を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部により取得された前記運転計画情報及び前記蓄電部の状態に基づき、前記命令信号に含まれる前記蓄電部の制御条件を算出する制御条件算出部と
   を有する
   ことを特徴とする蓄電システム。
2. 前記状態診断手段は、前記運転計画情報及び前記物理量に基づいて前記蓄電部の充放電条件を決定する充放電条件決定部を更に有し、
   前記制御条件算出部は、前記充放電条件決定部により決定された前記充放電条件及び前記蓄電部の状態を用いて前記制御条件を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記充放電条件決定部は、前記蓄電部の作動範囲を制約する充放電制約条件を含む前記充放電条件を決定し、
   前記制御条件算出部は、前記充放電制約条件に収まるように前記制御条件を算出する
   ことを特徴とする請求項２に記載の蓄電システム。
4. 前記制御条件算出部は、前記運転計画における運転属性が保守運転である場合、前記蓄電部の保守動作シーケンスに関わる充放電推奨条件に従うように前記制御条件を算出することを特徴とする請求項３に記載の蓄電システム。
5. 前記電力変換手段及び前記状態診断手段は、一体の装置として構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電システム。
6. 電力を充放電可能に構成された蓄電部と、
   前記蓄電部の充放電制御を実行する電力変換手段と、
   前記蓄電部の状態に相関する物理量を測定する測定部と、
   前記測定部に接続されると共に、前記測定部により測定された前記物理量に基づいて前記蓄電部の状態を診断する状態診断手段と、
   前記状態診断手段との間で相互に通信可能であり、且つ、前記蓄電部の運転計画を示す運転計画情報を記憶する電力管理装置と
   を備える蓄電システムの制御方法であって、
   前記電力管理装置から送信された前記運転計画情報を取得する取得ステップと、
   取得された前記運転計画情報及び前記蓄電部の状態に基づき、前記蓄電部の制御条件を算出する算出ステップと、
   算出された前記制御条件を含む命令信号を前記電力変換手段に送信することで前記電力変換手段に前記充放電制御を実行させる送信ステップと
   を前記状態診断手段に実行させることを特徴とする蓄電システムの制御方法。

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