JP2017184326A - 電力制御システム及び電力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】系統電源から受電する電力を抑制することができる電力制御システムを提供する。
【解決手段】電力制御システムは、系統電源に接続され、機器に電力の供給を行う充電器と、充電器と接続される二次電池と、系統電源に接続された負荷と、充電器に備えられ、二次電池から機器に供給する電力と系統電源から機器に供給する電力とを制御する電力制御用コントローラと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力制御システム及び電力制御方法に関する。

ガソリンスタンドやコンビニエンスストア等の商業施設、又は工場施設に充電器が併設されていることがある。この充電器は、電気を駆動源とする電気自動車や電気バス、電動フォークリフト等の充電に用いられる。このような場合、「施設全体で必要となる電力」は「施設の電力需要」と「充電器の電力需要」の和となる。この電力を全て系統からの受電電力で賄った場合、施設全体の契約電力は、負荷が最も高い時点における電力需要を基準に決定される必要がある。

なお、特許文献１には、コンビニエンスストア等の電力消費施設に設けられ、電気自動車などに電力を供給する二次電池の充放電を制御する方法が記載されている。

特開２０１２−１５１９３８号公報

最も高い負荷に合わせて電力を確保しようとすると、負荷が高い時間帯が極端に少ない場合でも、その時間帯の需要に合わせて電力を賄わなければならない。また、施設全体で必要となる電力には、日毎にばらつきがあるため、最も高い負荷を決定することが、難しい場合がある。

そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる電力制御システム及び電力制御方法を提供することを目的としている。

本発明の第１の態様によれば、電力制御システムは、系統電源に接続され、機器に電力の供給を行う充電器と、前記充電器と接続される二次電池と、系統電源に接続された負荷と、前記充電器に備えられ、前記二次電池から前記機器に供給する電力と前記系統電源から前記機器に供給する電力とを制御する電力制御用コントローラと、を備える。
このような構成により、系統電源から負荷に供給される電力の大きさに応じて、系統電源から充電器に供給する電力を調整し、不足分を二次電池から充電器へ供給する。これにより、負荷と充電器に供給する電力を全て系統電源から供給する必要が無く、系統電源から受電する電力を削減することができる。

本発明の第２の態様によれば、前記電力制御用コントローラは、所定の充電条件が成立すると前記系統電源から前記二次電池へ電力を供給してもよい。
このような構成により、適切な充電条件の下で二次電池を充電することができる。

本発明の第３の態様によれば、前記電力制御用コントローラは、前記機器へ供給する電力と前記負荷へ供給する電力との合計が前記系統電源から供給される所定の契約電力以下となるよう前記系統電源から前記機器に供給する電力を制御し、さらに前記二次電池から、前記機器が使用する電力と前記系統電源から前記機器に供給する電力との差を供給する。
このような構成によって二次電池が供給する電力を活用することで、負荷で使用する電力と機器へ供給する電力との和を契約電力以下となるよう制御することができる。

本発明の第４の態様によれば、電力制御システムは、一つまたは複数の前記充電器と、前記二次電池と、前記負荷と、各充電器が使用する電力の実績値と前記負荷が使用する電力の実績値とを記憶する記憶部と、１つの前記充電器からの問い合わせに応じて、当該充電器を除くすべての充電器が使用する電力の実績値と前記負荷が消費する電力との合計値を計算する電力合計計算部と、を備える電力合計管理サーバと、を備える。
このような構成により、電力合計管理サーバは、負荷が使用する電力と各充電器が使用する電力を記憶するだけでよく、各充電器へ供給する電力の制御を行う必要が無い。

本発明の第５の態様によれば、前記電力制御用コントローラは、前記機器へ供給する電力が、所定の契約電力と前記電力合計計算部が計算した合計値との差以下となるよう制御してもよい。
このような構成により、各充電器は、電力合計管理サーバへ問い合わせるだけで、自装置で使用できる電力の上限を認識することができ、システム全体で系統電源から供給される契約電力を上回ることなく充電を行うことができる。

本発明の第６の態様によれば、前記二次電池の使用に関するパラメータを蓄積する記憶部と、前記蓄積したパラメータに基づいて前記二次電池の劣化程度を判定する劣化程度判定部と、を備える劣化判定装置、をさらに備えていてもよい。
このような構成により、二次電池を使用しながら得られるパラメータによって、二次電池の劣化程度を判定することができる。

本発明の第７の態様によれば、前記劣化程度判定部は、設置環境温度、サイクル回数、使用年数、放電深度、保存ＳＯＣの５つのパラメータに基づいて劣化程度を判定してもよい。
このような構成により、設置環境温度、サイクル回数、使用年数、放電深度、保存ＳＯＣの５つのパラメータを測定することで二次電池の劣化程度を判定することができる。

本発明の第８の態様によれば、前記劣化程度判定部は、前記二次電池のサイクル特性と保存劣化特性の積に基づいて、劣化程度を判定してもよい。
このような構成により、二次電池のサイクル特性と保存劣化特性を用いることで二次電池の劣化程度を判定することができる。

本発明の第９の態様によれば、前記劣化程度判定部による判定の結果が、前記二次電池が交換時期であることを示す場合、前記二次電池の交換を促す情報を通知する劣化通知部、を備えていてもよい。
このような構成により、二次電池の交換時期を認識することができる。それによって、二次電池および関連装置（二次電池から電力の供給を受ける装置や二次電池と近い位置に設置された装置など）の破損の未然防止が可能となる。

本発明の第１０の態様は、系統電源に接続され、機器に電力の供給を行う充電器と、前記充電器と接続される二次電池と、系統電源に接続された負荷と、を備える電力制御システムにおいて、前記充電器が備える電力制御用コントローラが、前記二次電池から前記機器に供給する電力と前記系統電源から前記機器に供給する電力とを制御する、電力制御方法である。

本発明の電力制御システムによれば、施設全体（施設の付帯設備と充電器）で必要となる電力のうち、充電器で必要な電力に対しては、系統からの電力と二次電池から供給する電力とで賄う。また、本発明の電力制御システムは、付帯設備が使用する電力に応じて、系統から充電器へ供給する電力を調整し、充電器が必要とする電力の不足分は、二次電池から充電器へ供給する電力で賄うことで、系統から購入する契約電力を削減することができる。

本発明に係る第一実施形態における電力制御システムの概略図である。 本発明に係る第一実施形態における電力制御システムの電力制御用コントローラのブロック図である。 本発明に係る第一実施形態における電力制御方法の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る第一実施形態における電力制御結果の一例を示す図である。 本発明に係る第一実施形態における二次電池への充電制御方法の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る第二実施形態における電力制御システムの概略図である。 本発明に係る第二実施形態における電力合計管理サーバのブロック図である。 本発明に係る第二実施形態における電力制御方法を説明する図である。 本発明に係る第二実施形態における電力制御方法の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る第三実施形態における電力制御システムの概略図である。 本発明に係る第三実施形態における二次電池の劣化判定方法を説明する第一の図である。 本発明に係る第三実施形態における二次電池の劣化判定方法を説明する第二の図である。 本発明に係る第三実施形態における二次電池の劣化判定方法の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る第三実施形態における二次電池の劣化判定方法の測定精度を示す図である。 従来の電力制御システムの一例を示す概略図である。

＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態による電力制御システムを図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本発明に係る第一実施形態における電力制御システムの概略図である。電力制御システム１００は、系統電源１と、施設２の負荷２３と、充電器３と、二次電池４１と、電池５とを含む。系統電源１の電力は、施設２側と充電器３側に供給される。系統電源１から施設２側に供給された電力は、変圧器２２で電圧を調整され、施設２内の負荷２３に供給される。負荷２３とは、施設２内に備えられた照明、空調機などの各種付帯設備である。一方、系統電源１から充電器３側に供給された電力は、充電器３が備えるＡＣ／ＤＣコンバータ３１が、電力を調整しつつ直流に変換して、所定の電力を充電対象となる電池５に供給する。電池５とは、充電のため充電器３に接続された電気自動車等が搭載する電池である。二次電池収納装置４は、二次電池４１を収納する。二次電池４１は、充電が可能な電池であり、例えばリチウムイオン蓄電池である。二次電池４１は、充電器３に電力を供給する。二次電池４１が供給した電力は、充電器３が備えるＤＣ／ＤＣコンバータ３２によって、電力が調整されて電池５に供給される。充電器３が備える電力制御用コントローラ３０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２に電力指令値を出力する。ＡＣ／ＤＣコンバータ３１は、電力制御用コントローラ３０の電力指令値に基づいて、系統電源１からの電力を電池５に供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、電力制御用コントローラ３０の電力指令値に基づいて、二次電池４１からの電力を電池５に供給する。次に電力制御用コントローラ３０について説明する。

図２は、本発明に係る第一実施形態における電力制御システムの電力制御用コントローラのブロック図である。
電力制御用コントローラ３０は、入出力部３０１と、電力指令部３０２とを備えている。
入出力部３０１は、他装置とのデータの入出力を行う。例えば、入出力部３０１は、電力量計２１から負荷２３による電力の使用状況を示す電力量の測定値を取得する。また、例えば、入出力部３０１は、電池５が接続されたか否か、電池５から充電に必要な電圧などの情報を、電池５を搭載する機器（電気自動車など）から取得する。
電力指令部３０２は、負荷２３に供給する電力とＡＣ／ＤＣコンバータ３１が電池５に供給する電力との合計が契約電力（契約上、使用できる系統電源１から受電する電力）以下となるように、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１への電力指令値を決定する。また、電力指令部３０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２への電力指令値を、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１が電池５に供給する電力に応じて変化させ、二次電池４１が電池５へ供給する電力を制御する。また、電力指令部３０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２への電力指令値を制御することで、系統電源１から充電器３側に供給された電力を、二次電池４１へ供給し、二次電池４１を充電する。

図３は、本発明に係る第一実施形態における電力制御方法の一例を示すフローチャートである。
まず、入出力部３０１は、充電器３に電池５を搭載した機器が接続されたか否かを監視する（ステップＳ１０）。例えば、電池５を備える機器が電気自動車の場合、入出力部３０１は、ＣＡＮ通信などで、電気自動車から充電指示信号を取得すると、電池５が接続されたと判定する。機器が接続されたと判定しない場合（ステップＳ１０；Ｎｏ）、入出力部３０１は監視を続ける。機器が接続されたと判定した場合（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、入出力部３０１は、電池５の充電に必要な電力の情報を取得する（ステップＳ１１）。充電に必要な電力も接続された機器から取得できる。次に入出力部３０１は、電力量計２１から負荷２３が使用した電力量の測定値を取得する（ステップＳ１２）。入出力部３０１は、電池５の充電に必要な電力の情報、負荷２３が使用した電力量の測定値を、電力指令部３０２に出力する。電力指令部３０２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１およびＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力を制御する（ステップＳ１３）。まず、電力指令部３０２は、電力量計２１の測定値に基づいて、例えば、過去３０分間の電力量から負荷２３が使用する電力を算出する。そして、電力指令部３０２は、系統電源１から施設２側に供給される電力と充電器３側に供給される電力との和が契約電力を超えないようにＡＣ／ＤＣコンバータ３１の出力を決定する。電力指令部３０２は、決定した出力に対応する電力指令値をＡＣ／ＤＣコンバータ３１に出力する。なお、契約電力の値は、例えば、電力指令部３０２が有する図示しない記憶部に記録されている。また、電力指令部３０２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１からの出力だけでは電池５の充電に足りない電力を、二次電池４１からの電力で補うようにＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力を決定する。電力指令部３０２は、決定した出力に対応する電力指令値をＤＣ／ＤＣコンバータ３２に出力する。

ここで、図４を用いて、ステップＳ１３の電力制御の具体例について説明する。
図４は、本発明に係る第一実施形態における電力制御結果の一例を示す図である。
例えば、負荷２３が使用している電力（付帯設備への供給電力α２）と電池５の充電に必要な電力との和が、契約電力（平準化受電電力α５）より小さい場合、電力指令部３０２は、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１の出力が電池５の充電に必要な電力より所定の値（充電器への電力供給α４）だけ小さな値となるような電力指令値を、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１に出力する。また、電力指令部３０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力が充電器への電力供給α４となるような電力指令値を、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２に出力する。このような制御は、例えば、図４における０：００〜９：００、１６：００〜２４：００に行われている。なお、充電器への電力供給α４の分だけ二次電池４１から供給するように制御する理由は、二次電池４１の電力は使用しない場合、自然に放電し無駄になる為、充電器３が必要とする電力が増加した際に影響がない範囲で二次電池４１の電力を使用し、その分、少しでも契約電力を低下させようとすることによる。

また、施設全体で必要とする電力が増加し、負荷２３が使用している電力（付帯設備への供給電力α２）と電池５の充電に必要な電力との和が、契約電力（平準化受電電力α５）を超える場合、電力指令部３０２は、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１の出力（充電器３への電力供給α１）と負荷２３が使用している電力（付帯設備への供給電力α２）との和が契約電力（平準化受電電力α５）より所定の値だけ小さくなるようにＡＣ／ＤＣコンバータ３１の出力（充電器３への電力供給α１）を決定する。所定の値だけ小さくするのは、契約電力に対して余裕を持たせるためである。また、電力指令部３０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力（充電器への電力供給α４）とＡＣ／ＤＣコンバータ３１の出力（充電器３への電力供給α１）との合計が電池５の充電に必要な電力となるような電力指令値を、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２に出力する。このような制御は、例えば、図４における１３：００〜１５：００に行われている。

電力指令部３０２は、施設全体の負荷が所定の閾値（例えば契約電力−上記のα４）より低い場合には二次電池４１からの供給電力を減少させる。また、施設全体の負荷が所定の閾値より高い場合には二次電池４１からの供給電力を増大させる。このように、系統電源１からの受電電力が契約電力を超過しないように二次電池４１からの供給電力を制御し、施設全体の受電電力の平準化を可能とする。

次に、二次電池４１の充電処理について説明を行う。上述のように、二次電池４１は、電池５を充電する電力源として利用される。従って、二次電池４１に対しても、電池５へ供給することによって消費した電力を充電する必要がある。
図５は、本発明に係る第一実施形態における二次電池への充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
まず、電力指令部３０２は、二次電池４１の充電条件が成立したかどうかを判定する（ステップＳ２０）。二次電池４１の充電条件とは、例えば、二次電池４１のＳＯＣが所定の閾値を下回ったことである。あるいは、二次電池４１の充電条件とは、例えば、電力の使用が低下する所定の時間帯（夜間など）を迎えたことである。あるいは、過去の電力使用実績に基づいて、施設２側で使用される電力（負荷２３に供給される電力）、充電器３側で使用される電力の傾向（単位時間あたりの電力使用量の変化）を算出しておき、それらの合計値が少なくなる時間帯を迎えると充電条件が成立したと判定してもよい。あるいは、電力需要が少なくなる時間帯を迎える以前の所定の期間における電力量計２１の測定値や電池５に供給した電力の実績が、算出した電力の使用傾向どおりの挙動を示している場合、施設２側および充電器３側に供給される電力の合計値が小さくなる時間帯を迎えると充電条件が成立したと判定してもよい。二次電池４１の充電条件が成立していないと判定した場合（ステップＳ２０；Ｎｏ）、電力指令部３０２は、ステップＳ２０の判定を繰り返す。二次電池４１の充電条件が成立したと判定した場合（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、電力指令部３０２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力値を制御して、充電器３側へ供給された電力を二次電池４１へ供給し、二次電池４１を充電する（ステップＳ２１）。これにより、契約電力の範囲内で、二次電池４１の充電を行い、負荷２３や電池５への電力の供給が必要な場面に備えることができる。

本実施形態の電力制御の導入により、施設全体での電力制御を一元管理することができる。また、二次電池を持つ機器によるエネルギー管理システムが普及した場合、二次電池を持つ機器と一緒に併設してある施設全体における電力制御が求められるが、本実施形態の電力制御方法であれば、総合的な電力制御が可能である。

＜第二実施形態＞
以下、本発明の第二実施形態による電力制御システムを図６〜図９、図１５を参照して説明する。
図６は、本発明に係る第二実施形態における電力制御システムの概略図である。電力制御システム１００Ａは、系統電源１と、施設２の負荷２３と、複数の充電器３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・・）と、複数の二次電池４１（４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、・・・）と、複数の電池５（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・）と、電力合計管理サーバ６０と、通信用端末２４と、通信用端末３３（３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、・・・）とを含む。第二実施形態の電力制御システムでは、系統電源１の電力は、施設２と充電器３Ａ、３Ｂ、３Ｃ・・・に供給される。充電器３Ａは、第一実施形態における充電器３と同様の構成を備えている。例えば、充電器３Ａは、電力制御用コントローラ３０Ａ、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１Ａ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２Ａを備えている。また、電力制御用コントローラ３０Ａは、入出力部３０１Ａ、電力指令部３０２Ａを備えている。第二実施形態における入出力部３０１Ａおよび電力指令部３０２Ａの機能については、後に図９を用いて説明する。また、充電器３Ａは電池５Ａと接続され電池５Ａを充電する。第一実施形態と同様にＡＣ／ＤＣコンバータ３１Ａは、電力制御用コントローラ３０Ａが備える電力指令部３０２Ａによる電力指令値に基づいて、系統電源１から充電器３Ａに供給された電力を電池５Ａに供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３２Ａは、電力指令部３０２Ａによる電力指令値に基づいて、二次電池４１Ａからの電力を電池５Ａに供給する。充電器３Ｂ、３Ｃについても同様である。二次電池収納装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、第一実施形態における二次電池収納装置４と同様の構成を備えている。例えば、二次電池収納装置４Ａは、二次電池４１Ａを備えており、二次電池４１Ａは充電器３Ａに電力を供給する。なお、複数の充電器３Ｂ、３Ｃ、・・・を総称して充電器３と記載することがある。他の二次電池収納装置４、二次電池４１、電池５などについても同様である。

通信用端末２４は、施設２に設けられた電力量計２１および電力合計管理サーバ６０と通信可能に接続されている。電力量計２１は、通信用端末２４に測定結果を出力する。通信用端末２４は、電力量計２１の測定結果に基づく施設電力実績Ｐｆを、例えば所定の時間間隔で電力合計管理サーバ６０へ送信する。通信用端末３３Ａは、充電器３Ａおよび電力合計管理サーバ６０と通信可能に接続されている。通信用端末３３Ａは、充電器３Ａが使用した電力の実績値（充電器電力実績Ｐｃ１）を電力合計管理サーバ６０へ送信する。ここで、充電器電力実績Ｐｃ１とは、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１Ａを介して電池５Ａへ供給した電力の実績値である。同様に、通信用端末３３Ｂは、充電器電力実績Ｐｃ２（ＡＣ／ＤＣコンバータ３１Ｂを介して電池５Ｂへ供給した電力の実績値）を電力合計管理サーバ６０へ送信する。通信用端末３３Ｃは、充電器電力実績Ｐｃ３（ＡＣ／ＤＣコンバータ３１Ｃを介して電池５Ｃへ供給した電力の実績値）を電力合計管理サーバ６０へ送信する。次に電力合計管理サーバ６０について説明する。

図７は、本発明に係る第一実施形態における電力合計管理サーバのブロック図である。
図示するように、電力合計管理サーバ６０は、記憶部６０１と、入出力部６０２と、電力合計計算部６０３と、実績データ記録部６０４とを備えている。
記憶部６０１は、通信用端末２４から送信された施設電力実績Ｐｆ、通信用端末３３Ａ等から送信された充電器電力実績Ｐｃ１等を記憶する。
入出力部６０２は、他装置とのデータの入出力を行う。例えば、入出力部６０２は、施設電力実績Ｐｆ、充電器電力実績Ｐｃ１等の実績データを取得する。また、入出力部６０２は、充電の要求があった充電器３へ、契約電力のうち、電力合計計算部６０３が計算した施設２および他の充電器３で使用中の電力の合計を応答する。このとき、入出力部６０２は、複数の通信用端末３３からの問い合わせを同時に受け付けないよう排他制御を行う。
電力合計計算部６０３は、施設電力実績Ｐｆおよび各通信用端末３３から送信された充電器電力実績Ｐｃ１等の合計を計算する。
実績データ記録部６０４は、各通信用端末３３Ａ等から取得した充電器電力実績Ｐｃ１等の実績データを記憶部６０１に記録する。

次に図８、図９を参照して、本実施形態における電力制御用コントローラ３０の電力制御について説明する。
図８は、本発明に係る第二実施形態における電力制御方法を説明する図である。
図９は、本発明に係る第二実施形態における電力制御方法の一例を示すフローチャートである。
第二実施形態では、電力制御用コントローラ３０は、電力量計２１が測定した負荷２３の電力消費状況に代えて、図８に示す施設電力実績Ｐｆと他充電器実績Ｐｃの合計値（合計値αとする）を取得する。他充電器実績Ｐｃとは、例えば、充電器３Ａの電力制御用コントローラ３０Ａの場合、通信用端末３３Ｂが送信した充電器電力実績Ｐｃ２、通信用端末３３Ｃが送信した充電器電力実績Ｐｃ３などの合計である。
まず、入出力部３０１Ａは、充電器３Ａに電池５Ａを搭載した機器が接続されたか否かを監視する（ステップＳ２０）。機器が接続されたと判定しない場合（ステップＳ２０；Ｎｏ）、入出力部３０１Ａは監視を続ける。機器が接続されたと判定した場合（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、入出力部３０１Ａは、電池５Ａの充電に必要な電力の情報を取得し、その情報を電力指令部３０２Ａに出力する。電力指令部３０２Ａは、電池５Ａの充電に必要な電力の情報を、入出力部３０１Ａ、通信用端末３３Ａを介して電力合計管理サーバ６０に送信しつつ、電力の合計値（合計値α）を問い合わせる（ステップＳ２１）。電力の合計値αとは、負荷２３が使用する電力と、他の充電器３Ｂ、３Ｃ等が使用する電力との合計値である。

電力合計管理サーバ６０では、電力合計計算部６０３が、この問い合わせに対し、記憶部６０１から最新の施設電力実績Ｐｆ、他の充電器電力実績Ｐｃ２、Ｐｃ３を読み出して、それらを合計して電力の合計値αを計算する（ステップＳ２２）。また、実績データ記録部６０４が、入出力部６０２を介して、電池５Ａの充電に必要な電力（「Ｘ」とする）の情報を取得する。次に、実績データ記録部６０４が、記憶部６０１に記録された充電器３Ａの電力の実績値（充電器電力実績Ｐｃ１）を更新する（ステップＳ２３）。具体的には、それまで、充電器３Ａでは充電が行われていない場合、記憶部６０１には、充電器３Ａについて電力実績「０」が記録されている。実績データ記録部６０４は、この値を「Ｘ」で更新する。

次に、電力合計計算部６０３は、入出力部６０２、通信用端末３３Ａを介して電力の合計値αを充電器３Ａに送信する（ステップＳ２４）。充電器３Ａでは、電力制御用コントローラ３０Ａが合計値αを取得し、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１およびＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力を制御する（ステップＳ２５）。具体的には、電力指令部３０２Ａは、合計値αと契約電力を比較して、合計値αとＡＣ／ＤＣコンバータ３１Ａとの和が、契約電力を超えないような電力指令値をＡＣ／ＤＣコンバータ３１Ａに出力する。つまり、電力指令部３０２Ａは、図８に示す「系統から充電器への供給電力」の範囲内で電池５Ａへ供給する電力を制御する。また、電力指令部３０２Ａは、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１Ａのからの出力だけでは電池５Ａの充電に必要な電力に足りない分を、二次電池４１Ａからの電力で補うようにＤＣ／ＤＣコンバータ３２Ａの出力を決定し、その出力に対応する電力指令値をＤＣ／ＤＣコンバータ３２Ａへ出力する。

なお、ステップＳ２１の充電器３Ａから電力の合計値の問い合わせを受けてから、このステップＳ２３の更新処理が終わるまでの間、入出力部６０２は、他の充電器３Ｂ等からのアクセスを禁止する排他制御を行う。排他制御を行う理由は、例えば、契約電力が「１２０」、合計値αが「１００」の場合、使用予定電力が「１０」である複数の充電器３Ａ、３Ｄ、３Ｅから、同時に行われた問い合わせに対して、それぞれの充電器３Ａ、３Ｄ、３Ｅに、合計値α「１００」を応答すると、充電器３Ａ、３Ｄ、３Ｅのそれぞれが「１０」の電力を使用してしまい、全体として契約電力を超えてしまう可能性があり、それを防止するためである。

第一実施形態の場合は、電力制御用コントローラ３０は、電力量計２１が測定した負荷２３の電力使用状況と契約電力とに基づいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の電力指令値を決定した。本実施形態では、負荷２３の電力使用状況（施設電力実績Ｐｆ）に加え、他の全ての充電器３における電力使用状況（他充電器実績Ｐｃ）を電力合計管理サーバ６０から取得することができる。これにより、充電器３を複数備える電力制御システム１００Ａにおいて、各電力制御用コントローラ３０は、系統電源１から電力制御システム１００Ａへの電力供給量を、契約電力の範囲内に抑えつつ、電池５への供給する電力を決定することができる。

上述のように本実施形態における電力合計管理サーバ６０は、施設２側の電力使用状況、各充電器３での電力使用状況の情報を集約して記憶している。一方、各充電器３では、電力合計管理サーバ６０から合計値αを取得するだけで、各電力制御用コントローラ３０は、各々自律的に電力制御を行う。次に、このような疎結合されたシステム構成のメリットについて説明を行う。

図１５は、従来の電力制御システムの一例を示す概略図である。
図１５に示す電力制御システムは、電力制御用中央コントローラ９１を備えている。電力制御用中央コントローラ９１は、各充電器３が備える電力制御用コントローラ３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ）と接続されており、電力制御用中央コントローラ９１が、各電力制御用コントローラ３５へ指示信号を出力し、各電力制御用コントローラ３５は、その指示信号に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータ３１の出力を制御する。このような構成の場合、電力制御用中央コントローラ９１は、全ての充電器３に対して、適切な電力配分を計算しなければならず、充電器３の数が増えるほど、処理負荷が高くなる。また、このような構成の場合、充電器３の追加・削除に伴い、電力制御用中央コントローラ９１に対しても新たな電力制御用コントローラ３５の登録・削除などの更新処理やシステムの再構成を行わなければならないことも多く、システム全体の停止が必要になることもある。

これに対して、本実施形態の電力制御システム１００Ａでは、電力合計管理サーバ６０は、施設２や各充電器３から送信された電力の情報を蓄積し、それらの合計値αを計算する等の処理を行うだけなので処理負荷も低く済む。また、充電器３を追加・削除しても、電力合計管理サーバ６０における変更は、追加された充電器３から新たに電力使用状況のデータを取得する（追加の場合）、または、これまで取得していた電力使用状況のデータを取得しなくなる（削除の場合）だけであって、充電器３の構成の変化による再構成などは必要ない。このように、本実施形態の電力制御システム１００Ａは、中央コントローラで制御する従来の電力システムと比較して可用性に優れている。

＜第三実施形態＞
以下、本発明の第三実施形態による電力制御システムを図１０〜図１４を参照して説明する。
図１０は、本発明に係る第三実施形態における電力制御システムの概略図である。
本実施形態に係る電力制御システム１００Ｂは、第二実施形態の構成に加えて、ＢＭＳ（Battery Management System）４２Ａ、劣化判定装置７０を含む。ＢＭＳ４２Ａは、二次電池収納装置４Ａに二次電池４１Ａとともに収納されている。ＢＭＳ４２Ａは、二次電池４１Ａの状態を監視するシステムである。ＢＭＳ４２Ａは、二次電池４１Ａの設置環境温度、充放電のサイクル回数、使用年数、ＤＯＤ（depth of battery discharge：放電深度）、保存時のＳＯＣ（State of charge）を定周期（例えば１秒）で測定して、二次電池管理端末８０Ａへ出力する。なお、設置環境温度は、二次電池収納装置４Ａに設けられた温度センサ４３Ａが測定した温度である。二次電池管理端末８０Ａは、記憶部８１Ａにこれら二次電池の使用に関するパラメータの測定情報を記録する。二次電池管理端末８０Ａは、記憶部８１Ａに記録した測定情報を、例えば、インターネット回線などを介して、劣化判定装置７０へ送信する。なお、図示は省略するが、電力制御システム１００Ｂには、充電器３Ｂ、３Ｃ・・・、二次電池収納装置４Ｂ、４Ｃ・・・、電池５Ｂ、５Ｃ・・・、二次電池管理端末８０Ｂ、８０Ｃ・・・が含まれていてもよい。

図示するように劣化判定装置７０は、劣化程度判定部７１、劣化通知部７２、記憶部７３を備えている。
劣化程度判定部７１は、記憶部７３が記憶する所定期間にわたる二次電池４１ごとの二次電池の使用に関するパラメータの測定情報に基づいて、当該二次電池４１の劣化程度を判定する。
劣化通知部７２は、劣化程度判定部７１による判定の結果が、二次電池４１が交換時期を迎えていることを示す場合、例えば、施設２の運営企業など、二次電池４１を管理しているユーザの所有する携帯端末装置９０に電子メール等でその旨を通知する。
記憶部７３は、二次電池管理端末８０Ａが送信した測定情報を記憶する。記憶部７３は、図示しない他の二次電池管理端末８０Ｂ、８０Ｃ、・・・が送信した測定情報も記憶する。また、記憶部７３は、劣化程度判定部７１が二次電池４１の劣化程度の判定に用いるグラフ（関数）を記憶する。次にこのグラフについて説明する。

図１１は、本発明に係る第三実施形態における二次電池の劣化程度判定方法を説明する第一の図である。
図１１は、リチウムイオン蓄電池の保存特性を示すグラフである。リチウムイオン蓄電池は二次電池の一例である。
図１１は、保存温度２５℃における、リチウムイオン蓄電池の劣化程度と使用年数を、保存ＳＯＣ別に示したグラフである。図１１の縦軸は劣化程度を、横軸は使用年数を示している。保存ＳＯＣとはどれぐらいの保存時のＳＯＣ（どのようなＳＯＣで保存するか）のことである。
グラフＲ１は、ＳＯＣが５０％での状態でリチウムイオン蓄電池を保存した場合の使用年数と劣化程度との関係を示している。同様に、グラフＲ２はＳＯＣが８０％の状態で保存した場合、グラフＲ３はＳＯＣが９０％の状態で保存した場合の使用年数と劣化程度との関係を示している。図示するようにこのリチウムイオン蓄電池の場合、５０％、８０％、９０％の中ではＳＯＣが５０％の状態で保存することができれば最も劣化を防ぐことができる。なお、図１１に例示するグラフは一例であって、記憶部７３は、様々な保存温度条件下における保存特性を示すグラフを記憶している。また、記憶部７３は、劣化判定の対象となる二次電池の種類ごとに保存特性を示すグラフを記憶している。

図１２は、本発明に係る第三実施形態における二次電池の劣化程度判定方法を説明する第二の図である。
図１２は、リチウムイオン蓄電池のサイクル特性を示すグラフである。
図１２は、保存温度２５℃における、リチウムイオン蓄電池の劣化程度と充放電のサイクル回数を、ＤＯＤ別に示したグラフである。図１２の縦軸は劣化程度を、横軸はサイクル回数を示している。
グラフＣ１は、ＤＯＤが１０％となるように充放電を行った場合のサイクル回数と劣化程度との関係を示している。同様に、グラフＣ２はＤＯＤが２０％の場合、グラフＣ３はＤＯＤが４０％の状態で充放電を繰り返した場合のサイクル回数と劣化程度との関係を示している。図示するようにこのリチウムイオン蓄電池の場合、１０％、２０％、４０％の中ではＤＯＤが１０％となるように充放電を行った場合に最も劣化を防ぐことができる。記憶部７３は、様々な保存温度条件下におけるサイクル特性を示すグラフを記憶している。また、記憶部７３は、劣化判定の対象となる二次電池の種類ごとにサイクル特性を示すグラフを記憶している。

次に図１３を用いて、二次電池４１の劣化程度の判定方法について説明する。
図１３は、本発明に係る第三実施形態における二次電池の劣化判定方法の一例を示すフローチャートである。
まず、劣化程度判定部７１が、記憶部７３から劣化程度の判定対象となる二次電池４１（二次電池βとする）について記録された測定情報を読み出して、所定期間にわたる５つのパラメータの値を求める（ステップＳ３１）。５つのパラメータとは、設置環境温度、サイクル回数、使用年数、ＤＯＤ（放電深度）、保存ＳＯＣである。まず、設置環境温度、ＤＯＤ、保存ＳＯＣについては、平均値を求める。記憶部７３には、二次電池βの設置環境における、例えば、数分ごとの設置環境温度が記録されている。また、記憶部７３には、二次電池βの例えば、１秒ごとのＳＯＣが記録されている。また、記憶部７３には、二次電池βについて１回の充放電ごとのＤＯＤが記録されている。劣化程度判定部７１は、これらのデータから設置環境温度、ＤＯＤ、保存ＳＯＣの平均値をそれぞれ求める。また、劣化程度判定部７１は、二次電池βに関する最新のサイクル回数および使用年数のデータを読み出す。

次に劣化程度判定部７１は、ステップＳ３１で求めた５つのパラメータのうち、設置環境温度（平均値）、保存ＳＯＣ（平均値）、使用年数（最新値）を用いて、記憶部７３から保存特性を示すグラフを読み出す（ステップＳ３２）。具体的には、劣化程度判定部７１は、ステップＳ３１で求めた設置環境温度および保存ＳＯＣの条件下での使用年数と劣化程度の関係が規定されたグラフを選択して記憶部７３から読み出す。例えば、保存温度が２５℃であって保存ＳＯＣが５０％であれば、図１１で例示したグラフＲ１を読み出す。次に劣化程度判定部７１は、保存劣化特性Ｔ１を求める（ステップＳ３３）。ここで、保存劣化特性Ｔ１は、設置環境温度、保存ＳＯＣ、使用年数の関数として表される値であって、劣化程度判定部７１は、ステップＳ３１で求めたパラメータとステップＳ３２で読み出したグラフに基づいて保存劣化特性Ｔ１を求める。具体的には、ステップＳ３２で読み出したグラフ（二次電池βに関する設置環境温度、保存ＳＯＣに対応するグラフ）において二次電池βの使用年数に対応する劣化程度の値（図１１のグラフの縦軸の値）である。

次に劣化程度判定部７１は、ステップＳ３１で求めた５つのパラメータのうち、設置環境温度（平均値）、ＤＯＤ（平均値）、サイクル回数（最新値）を用いて、記憶部７３からサイクル特性を示すグラフを読み出す（ステップＳ３４）。具体的には劣化程度判定部７１は、ステップＳ３１で求めた設置環境温度およびＤＯＤの条件下での使用年数と劣化程度の関係が規定されたグラフを選択して記憶部７３から読み出す。例えば、保存温度が２５℃であってＤＯＤが１０％であれば、図１２で例示したグラフＣ１を読み出す。次に劣化程度判定部７１は、サイクル劣化特性Ｔ２を求める（ステップＳ３５）。ここで、サイクル劣化特性Ｔ２は、設置環境温度、ＤＯＤ、サイクル回数の関数として表される値であって、劣化程度判定部７１は、ステップＳ３１で求めたパラメータとステップＳ３４で読み出したグラフに基づいてサイクル劣化特性Ｔ２を求める。具体的には、ステップＳ３４で読み出したグラフ（二次電池βに関する設置環境温度、ＤＯＤに対応するグラフ）において二次電池βのサイクル回数に対応する劣化程度の値（図１２のグラフの縦軸の値）である。

次に劣化程度判定部７１は、劣化程度Ｔを求める（ステップＳ３６）。劣化程度Ｔは、保存劣化特性Ｔ１とサイクル劣化特性Ｔ２との積である。つまり、劣化程度Ｔは、以下の式で表すことができる。
Ｔ ＝ ｔ１（Ａ，Ｃ，Ｅ）× ｔ２（Ａ，Ｂ，Ｄ） ・・・・（１）
ここで、Ａは設置環境温度、Ｂはサイクル回数、Ｃは使用年数、ＤはＤＯＤ、Ｅは保存ＳＯＣ、ｔ１は保存劣化特性の関数、ｔ２はサイクル劣化特性の関数、である。つまり、Ｔ１＝ｔ１（Ａ，Ｃ，Ｅ）、Ｔ２＝ｔ２（Ａ，Ｂ，Ｄ）である。劣化程度判定部７１は、保存特性のグラフに基づいて求めた保存劣化特性Ｔ１と、サイクル特性のグラフに基づいて求めたサイクル劣化特性Ｔ２とを乗じて二次電池βの劣化程度Ｔを算出する。なお、式（１）をより一般化して劣化程度Ｔ２を以下の式を用いてもよい。
Ｔ ＝ Ｋ_１×ｔ１（Ａ，Ｃ，Ｅ）× Ｋ_２×ｔ２（Ａ，Ｂ，Ｄ） ・・・・（２）
なお、Ｋ_１は保存劣化特性ｔ１（Ａ，Ｃ，Ｅ）に対する重み付け係数、Ｋ_２はサイクル劣化特性ｔ２（Ａ，Ｂ，Ｄ）に対する重み付け係数である。例えば、保存劣化特性ｔ１がサイクル劣化特性ｔ２に比べて大きく影響する環境で二次電池４１が使用されていたり、二次電池４１の特性上、ｔ１およびｔ２のうち一方の劣化特性が劣化程度の推定により大きな影響を与えたりする場合、係数Ｋ_１、Ｋ_２を調整することでより精度の高い劣化程度を推定することができる。劣化程度判定部７１は、算出したＴを記憶部７３に記録する。

次に劣化程度判定部７１は、二次電池βが交換時期かどうかの判定を行う（ステップＳ３７）。例えば、劣化程度判定部７１は、二次電池βの交換推奨時期を判定するための所定の閾値を記憶部７３から読み出して、算出した劣化程度Ｔと比較する。劣化程度Ｔが閾値を上回る場合、劣化程度判定部７１は、二次電池βが交換時期であると判定する。交換時期と判定した場合（ステップＳ３７；Ｙｅｓ）、劣化通知部７２は、電子メールなどで二次電池βを管理するユーザの携帯端末装置９０に、二次電池βが交換時期を迎えていることを通知する（ステップＳ３８）。

次に本実施形態の方法で算出した劣化程度Ｔの精度について説明する。
図１４は、本発明に係る第三実施形態における二次電池の劣化判定方法の測定精度を示す図である。
図１４の表は、電池１〜電池４について、一般的な方法（電流積算値による評価法）を用いて劣化程度を評価した結果と、本実施形態の方法で劣化程度を評価した結果とを比較した表である。表中、一般的な方法で評価した劣化程度は、「実測値による劣化程度」の列に記載されている。本実施形態の方法で評価した劣化程度は、「推定による劣化程度」の列に記載されている。例えば、電池１の場合、一般的な方法で評価すると劣化程度は「３．７３９」、本実施形態の方法では「６．８０７」であり、その差は「３．０６８」である。他の電池２〜電池４についても同様である。図１４の表によれば、２〜４％程度に収まっており、本実施形態の劣化程度の判定方法が有効であることが分かる。

一般的に、二次電池は充放電サイクル回数と経年により劣化していき、劣化した二次電池は安全上の観点から交換が必要となる。二次電池の劣化程度を知る為には、現状、専用の試験環境を設け電流積算値や蓄電池の内部抵抗等の大掛かりな測定作業が必要となり、簡単に二次電池の交換時期を把握することは難しく、二次電池の交換周期に関しては各ユーザが個々に決定していることが多い。本実施形態によれば、二次電池が備えるＢＭＳの測定値を利用して、手軽に凡その精度において二次電池４１の劣化程度を推測することができる。また、二次電池４１の交換推奨時期が近付いた場合には、ユーザに対して交換推奨時期を迎えたことを通知することができる。

また、従来は、二次電池ごとに劣化程度の情報を管理することが多い。本実施形態によれば、劣化判定装置７０によって複数の二次電池４１の劣化程度を一元管理することができる。これにより、管理の簡易化、交換し忘れ等による二次電池破損によるユーザへの危害防止や、二次電池および関連装置（二次電池から電力の供給を受ける装置や二次電池と近い位置に設置された装置など）の破損の未然防止を可能とする。また、二次電池の劣化程度の把握には、測定作業等による一時的な施設運用の停止が必要な場合が多い。本実施形態によれば、蓄電池の使用状況のみから劣化程度の推測が可能となる為、施設の運用停止回数の低減を可能となる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

１００、１００Ａ、１００Ｂ・・・電力制御システム
１・・・系統電源
２・・・施設
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ・・・充電器
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ・・・二次電池収納装置
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・電池
２３・・・負荷
２４、３３、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ・・・通信用端末
３０・・・電力制御用コントローラ
３０１・・・入出力部
３０２・・・電力指令部
３１・・・ＡＣ／ＤＣコンバータ
３２・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ
６０・・・電力合計管理サーバ
４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ・・・二次電池
４２Ａ・・・ＢＭＳ
７０・・・劣化判定装置
７１・・・劣化程度判定部
７２・・・劣化通知部
７３・・・記憶部
８０Ａ・・・二次電池管理端末
９０・・・携帯端末装置
９１・・・電力制御用中央コントローラ

Claims (10)

1. 系統電源に接続され、機器に電力の供給を行う充電器と、
   前記充電器と接続される二次電池と、
   系統電源に接続された負荷と、
   前記充電器に備えられ、前記二次電池から前記機器に供給する電力と前記系統電源から前記機器に供給する電力とを制御する電力制御用コントローラと、
   を備える電力制御システム。
2. 前記電力制御用コントローラは、所定の充電条件が成立すると前記系統電源から前記二次電池へ電力を供給する、
   請求項１に記載の電力制御システム。
3. 前記電力制御用コントローラは、前記機器へ供給する電力と前記負荷へ供給する電力との合計が前記系統電源から供給される所定の契約電力以下となるよう前記系統電源から前記機器に供給する電力を制御し、さらに前記二次電池から、前記機器が使用する電力と前記系統電源から前記機器に供給する電力との差を供給する、
   請求項１または請求項２に記載の電力制御システム。
4. 一つまたは複数の前記充電器と、
   前記充電器に備えられる前記電力制御用コントローラと、
   前記二次電池と、
   前記負荷と、
   各充電器が使用する電力の実績値と前記負荷が使用する電力の実績値とを記憶する記憶部と、１つの前記充電器からの問い合わせに応じて、当該充電器を除くすべての充電器が使用する電力の実績値と前記負荷が消費する電力との合計値を計算する電力合計計算部と、を備える電力合計管理サーバと、
   を備える、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力制御システム。
5. 前記電力制御用コントローラは、前記機器へ供給する電力が、所定の契約電力と前記電力合計計算部が計算した合計値との差以下となるよう制御する、
   請求項４に記載の電力制御システム。
6. 前記二次電池の使用に関するパラメータを蓄積する記憶部と、前記蓄積したパラメータに基づいて前記二次電池の劣化程度を判定する劣化程度判定部と、を備える劣化判定装置、
   をさらに備える、
   請求項１から請求項５の何れか１項に記載の電力制御システム。
7. 前記劣化程度判定部は、設置環境温度、サイクル回数、使用年数、放電深度、保存ＳＯＣの５つのパラメータに基づいて劣化程度を判定する、
   請求項６に記載の電力制御システム。
8. 前記劣化程度判定部は、前記二次電池のサイクル特性と保存劣化特性の積に基づいて、劣化程度を判定する、
   請求項６または請求項７に記載の電力制御システム。
9. 前記劣化程度判定部による判定の結果が、前記二次電池が交換時期であることを示す場合、前記二次電池の交換を促す情報を通知する劣化通知部、
   をさらに備える、請求項６から請求項８の何れか１項に記載の電力制御システム。
10. 系統電源に接続され、機器に電力の供給を行う充電器と、前記充電器と接続される二次電池と、系統電源に接続された負荷と、を備える電力制御システムにおいて、
    前記充電器が備える電力制御用コントローラが、
    前記二次電池から前記機器に供給する電力と前記系統電源から前記機器に供給する電力とを制御する、電力制御方法。

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