JP2019017203A - 充放電制御装置、蓄電制御システム、および充放電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池の劣化を抑制することができる充放電制御装置、蓄電制御システム、および充放電制御方法を得ること。【解決手段】充放電制御装置は、第１の期間において、電力変換装置を制御して蓄電池の充電処理と放電処理とを行う充放電制御部と、蓄電池の充放電が休止する期間である第２の期間において、蓄電池の電圧値を取得する電圧値取得部と、電圧値取得部によって取得された電圧値に基づいて、放電処理における蓄電池からの放電量および充電処理における蓄電池への充電量の少なくとも一方を調整する調整部とを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、電力線と蓄電池との間で電力変換装置を介して電力変換を行って蓄電池の充放電を制御する充放電制御装置、蓄電制御システム、および充放電制御方法に関する。

近年、省エネルギーを目的として列車に備えられた回生ブレーキで発生する回生電力を有効活用するために、かかる回生電力を、他の列車の力行電力として利用したり、駅に設けられた電気設備である駅負荷へ供給したりするための研究開発が活発化している。

特許文献１には、電力線の電圧が閾値よりも大きい場合に電力線を介して回生電力を蓄電池に充電すると共に、蓄電池の蓄積電力を、駅負荷へ供給したり、電力線を介して力行列車へ供給したりする技術が開示されている。

特開２０１４−４０１２７号公報

しかしながら、蓄電池の電圧が高い状態が続いた場合、蓄電池の劣化が促進されてしまう可能性がある。蓄電池の劣化を判定し、充電終止電圧を設定することが考えられるが、この場合、蓄電池の劣化後に充電制御を行うことになり、蓄電池の劣化が判定されるまでの期間は、蓄電池の劣化を抑制することが難しい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、蓄電池の劣化を抑制することができる充放電制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電力線と蓄電池との間で電力変換を行う電力変換装置を制御して前記蓄電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、第１の期間において、前記電力変換装置を制御して前記蓄電池の充電処理と放電処理とを行う充放電制御部と、前記蓄電池の充放電が休止する期間である第２の期間において、前記蓄電池の電圧値を取得する電圧値取得部と、前記電圧値取得部によって取得された前記電圧値に基づいて、前記放電処理における前記蓄電池からの放電量および前記充電処理における前記蓄電池への充電量の少なくとも一方を調整する調整部と、を備える。

本発明によれば、蓄電池の劣化を抑制することができる、という効果を奏する。

実施の形態１にかかる蓄電制御システムを含む電気鉄道システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかる第１の期間および第２の期間における充放電制御装置による蓄電池の充放電の状態を示す図 図２に示す蓄電池の充放電の状態のうち第１の期間における状態の一部を拡大した図 実施の形態１にかかる蓄電池のＯＣＶとＳＯＣとの関係の一例を示す図 実施の形態１にかかる蓄電制御システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかる電力変換装置の構成例を示す図 放電量が調整されない場合において充放電処理によって変動する電池電流値とＳＯＣの値との関係を示す図 放電量が調整される場合において充放電処理によって変動する電池電流値とＳＯＣの値との関係を示す図 実施の形態１にかかる制御部の処理の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる制御部の充放電処理の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる制御部の調整処理の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる制御部の調整処理の他の例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる充放電制御装置のハードウェア構成の一例を示す図 実施の形態２にかかる蓄電制御システムの構成例を示す図 実施の形態２にかかる調整処理の一例を示すフローチャート 実施の形態２にかかる調整処理の他の例を示すフローチャート 実施の形態３にかかる蓄電制御システムの構成例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる充放電制御装置、蓄電制御システム、および充放電制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる蓄電制御システムを含む電気鉄道システムの構成例を示す図である。電気鉄道システム１００は、複数の変電所２_１，２_２と、第１の電力線の一例である電力線３と、レール４と、列車５と、駅負荷６と、変圧器７と、蓄電制御システム１０とを含む。なお、電力線３は、直流架線である。

各変電所２_１，２_２は、管轄する変電所区間内を走行する列車５に対して、推進力となるための力行電力を供給する。具体的には、各変電所２_１，２_２は、変圧器１２および整流器１３を有しており、変圧器１２および整流器１３を介して電力線３に直流電力を供給することで、列車５へ力行電力を供給する。列車５が走行するレール４は、電気的なグランドであり、レール４の電位は接地電位である。

列車５は、電力線３を介して供給される直流電力を力行電力として走行する。以下においては、各変電所２_１，２_２から供給される直流電力は、１５００Ｖ系の直流電力であるものとして説明するが、１５００Ｖ系以外の直流電力であってもよい。

変電所２_１と変電所２_２との間の変電所区間には、列車５が停止する不図示の駅が存在している。かかる駅には、交流電力系統９から供給された高圧の交流電力を低圧の交流電力へ変換する変圧器７が設けられる。かかる変圧器７は、駅に設けられた駅舎８０内の電気室に配置されており、例えば、６６００Ｖ系の交流電力を２１０Ｖ系の交流電力へ変換することができる。

また、駅舎８０には、変圧器７によって変換された低圧の交流電力が第２の電力線の一例である電力線１１を介して供給される駅負荷６が設けられている。かかる駅負荷６には、電気設備８_１〜８_ｎが含まれる。「ｎ」は、２以上の整数である。電気設備８_１〜８_ｎは、駅舎８０内の空調装置、照明装置、および昇降機といった電気設備である。なお、電気設備８_１〜８_ｎのうち１以上の電気設備は、駅舎８０外に配置された電気設備であってもよい。

蓄電制御システム１０は、電力線３と蓄電池３０との間の電力変換、および蓄電池３０と電力線１１との間の電力変換を行う電力変換装置２０と、回生電力が蓄積される蓄電池３０と、電力変換装置２０を制御する充放電制御装置４０とを備える。なお、蓄電制御システム１０には、電力線３と蓄電池３０との間に不図示の電流遮断器が設けられている。充放電制御装置４０は、不図示の電流遮断器を制御して、電力線３と蓄電池３０との間の接続および切断を行うことができる。

電力変換装置２０は、電力線３およびレール４に電気的に接続され、電力線３から供給される直流電力を、蓄電池３０へ供給するための電圧の直流電力へ変換し、変換した直流電力を蓄電池３０へ供給することができる。また、電力変換装置２０は、電力線１１に電気的に接続され、蓄電池３０に蓄積された直流電力を交流電力へ変換し、変換した交流電力を駅負荷６へ電力線１１を介して供給することができる。

蓄電池３０は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、およびニッケルカドミウム電池などの二次電池である。かかる蓄電池３０は、電力変換装置２０に接続されており、電力変換装置２０から供給される直流電力を蓄積したり、蓄積している直流電力を電力変換装置２０へ供給したりすることができる。

充放電制御装置４０は、第１の期間Ｔ１において、蓄電池３０の充放電処理を行い、第２の期間Ｔ２において、蓄電池３０の充放電処理を休止する。図２は、第１の期間Ｔ１および第２の期間Ｔ２における充放電制御装置４０による蓄電池３０の充放電の状態を示す図であり、図３は、図２に示す蓄電池３０の充放電の状態のうち第１の期間Ｔ１における状態の一部を拡大した図である。

充放電制御装置４０は、電力変換装置２０を制御して、図３に示すように、第１の期間Ｔ１において、蓄電池３０の充電を行う充電処理と、蓄電池３０の放電を行う放電処理とを行う。充放電制御装置４０は、時刻ｔ０から現時刻ｔ１までの時間Ｔａにおいて蓄電池３０に充電される電力の量が充電量Ｐｃ以内になるように蓄電池３０の充電処理を行い、時刻ｔ０から現時刻ｔ１までの時間Ｔａにおいて蓄電池３０から放電される電力の量が放電量Ｐｄ以内になるように蓄電池３０の放電処理を行う。

このように、充放電制御装置４０は、直近の時間Ｔａにおいて蓄電池３０に充電される電力の量が充電量Ｐｃ以内になり、直近の時間Ｔａにおいて蓄電池３０から放電される電力の量が放電量Ｐｄ以内になるように、蓄電池３０の充放電処理を行う。なお、時間Ｔａは予め設定された時間であり、例えば、１８０秒であるが、１８０秒に限定されない。

充放電制御装置４０は、列車５の回生ブレーキによって発生した回生電力のうち余剰回生電力を蓄電池３０に充電することで上述した充電処理を行う。余剰回生電力は、列車５の回生ブレーキによって発生した回生電力のうち他の列車の力行電力として消費されなかった電力、すなわち回生電力が力行電力を上回った分の回生電力である。

また、充放電制御装置４０は、蓄電池３０から電力線１１を介して駅負荷６へ放電を行って、蓄電池３０に蓄積された電力を電力線１１経由で駅負荷６へ供給することで上述した放電処理を行う。このように、充放電制御装置４０は、余剰回生電力を蓄電池３０へ充電する充電処理と、蓄電池３０に蓄積された余剰回生電力を放電する放電処理とを行うことで、余剰回生電力を有効に活用している。

また、充放電制御装置４０は、蓄電池３０の充放電を休止する第２の期間Ｔ２における蓄電池３０の電圧Ｖｂの値を示す電池電圧値Ｖｂを取得する。第２の期間Ｔ２では、蓄電池３０の充放電が終了して時間が経過すると蓄電池３０の分極が解消するため、電池電圧値Ｖｂは蓄電池３０のＯＣＶ（Open Circuit Voltage）の値と見なすことができる。ＯＣＶは、開放回路電圧とも呼ばれる。

蓄電池３０では、ＯＣＶが高い状態が続いた場合、蓄電池３０の内部抵抗が高くなるなどの蓄電池３０の劣化が促進されてしまう可能性がある。また、蓄電池３０のＳＯＣ（State Of Charge）が低すぎたり高すぎたりする状態が続くと、ＳＯＣを中間レベルに維持した場合に比べて、蓄電池３０の劣化が促進されてしまう可能性がある。ＳＯＣは、充電率とも呼ばれる。ＳＯＣの値は、ＯＣＶの値と一義的な関係があり、ＯＣＶ−ＳＯＣ特性を示す演算式またはテーブルに基づいて、ＯＣＶの値からＳＯＣの値を求めることができる。

第１の期間Ｔ１では、蓄電池３０の充放電が行われるため、電池電圧値ＶｂからＯＣＶの値を直接検出することが難しく、ＳＯＣの値を検出することも難しい。特別な演算アルゴリズムを実装することでＯＣＶの値およびＳＯＣの値を検出することができるが、低コストのシステムでは特別な演算アルゴリズムを実装できないことが多い。そのため、充放電制御装置４０は、充放電の休止中である第２の期間Ｔ２における電池電圧値Ｖｂを取得するようにしており、第１の期間Ｔ１における蓄電池３０の電池電圧値Ｖｂを取得する場合に比べ、精度がよいＯＣＶの値を容易に取得することができる。

充放電制御装置４０は、第２の期間Ｔ２において取得した電池電圧値Ｖｂに基づいて、次の第１の期間Ｔ１における蓄電池３０の放電量Ｐｄを調整し、調整した放電量Ｐｄに基づいて、第１の期間Ｔ１において、蓄電池３０の充電と放電を繰り返し行う。

具体的には、充放電制御装置４０は、電池電圧値Ｖｂが第１の閾値Ｖｔｈ１よりも大きい場合、蓄電池３０の放電量Ｐｄを大きくし、電池電圧値Ｖｂが第２の閾値Ｖｔｈ２よりも小さい場合、蓄電池３０の放電量Ｐｄを小さくする。第２の閾値Ｖｔｈ２は、第１の閾値Ｖｔｈ１より小さい値である。

図４は、蓄電池３０のＯＣＶとＳＯＣとの関係の一例を示す図である。図４において、縦軸は、ＯＣＶの値を示し、横軸は、ＳＯＣの値を示す。第１の閾値Ｖｔｈ１および第２の閾値Ｖｔｈ２は、蓄電池３０の電池電圧値Ｖｂが図４に示す電圧範囲Ｒｖ内になるように設定される。

電圧範囲Ｒｖは、蓄電池３０の劣化が抑制される蓄電池３０の電圧範囲であり、上限値Ｖｍａｘから下限値Ｖｍｉｎまでの範囲である。電圧範囲Ｒｖは、蓄電池３０の劣化が抑制されるＳＯＣの範囲である中間レベル範囲Ｒｓに対応している。中間レベル範囲Ｒｓは、上限値Ｓｔｈ１から下限値Ｓｔｈ２までの範囲である。

蓄電池３０は、Ｎ個の電池セルが直列接続されて構成されており、各電池セルは、例えば、定格電圧が３．６Ｖである。「Ｎ」は例えば９６であるであるが、「Ｎ」は９６に限定されない。ここで、各電池セルにおいて劣化が抑制される電圧が３．２Ｖ〜３．８Ｖの範囲であるとし、Ｎ＝９６とすると、Ｖｍａｘ＝３．８×９６＝３６４．８であり、Ｖｍｉｎ＝３．２×９６＝３０７．２である。

閾値Ｖｔｈ１および第２の閾値Ｖｔｈ２は、例えば、蓄電池３０のＳＯＣの値が中間レベル範囲Ｒｓ内に維持されるように設定される。なお、第１の閾値Ｖｔｈ１および第２の閾値Ｖｔｈ２は、電圧範囲Ｒｖ内であれば任意に設定することができる。例えば、Ｖｔｈ１＝ＶｍａｘとしＶｔｈ２＝Ｖｍｉｎとすることもできる。また、上述した例では、劣化が抑制される電圧が３．２Ｖ〜３．８Ｖの電池セルによって蓄電池３０が構成される例を説明したが、蓄電池３０を構成する電池セルは、例えば、劣化が抑制される電圧が２．７Ｖ〜４．２Ｖの電池セルまたはそれ以外の範囲を有する電池セルであってもよい。

上述したように、充放電制御装置４０は、第２の期間Ｔ２における電池電圧値Ｖｂに基づいて、次の第１の期間Ｔ１における蓄電池３０の放電量の調整を行う。これにより、蓄電池３０の電圧Ｖｂが電圧範囲Ｒｖ内に維持される可能性を高めることができ、蓄電池３０の劣化を抑制することができる。

以下、蓄電制御システム１０の構成および処理について、さらに詳細に説明する。図５は、実施の形態１にかかる蓄電制御システム１０の構成例を示す図である。

蓄電制御システム１０は、上述したように、電力変換装置２０、蓄電池３０、および充放電制御装置４０を備える。また、蓄電制御システム１０は、電力線３の電圧Ｖｓｓからリップル成分が除去された電圧の値である電力線電圧値Ｖｓｓを検出する電圧検出部６０と、蓄電池３０の電圧Ｖｂの瞬時値である電池電圧値Ｖｂを検出する電圧検出部６１と、蓄電池３０に入出力される電流Ｉｂの瞬時値である電池電流値Ｉｂを検出する電流検出部６２とを備える。なお、電流Ｉｂのうち蓄電池３０に入力される電流が充電電流Ｉｃであり、電流Ｉｂのうち蓄電池３０から出力される電流が放電電流Ｉｄである。

電力変換装置２０は、電力線３と蓄電池３０との間で電力変換を行う第１の電力変換部２１と、蓄電池３０と電力線１１との間で電力変換を行う第２の電力変換部２２とを備える。第１の電力変換部２１は、電力線３から供給される高圧の直流電力を蓄電池３０へ供給するため低圧の直流電力へ変換し、変換した低圧の直流電力を蓄電池３０へ供給する。第２の電力変換部２２は、蓄電池３０から供給される直流電力を電力線１１へ出力するための交流電力へ変換し、変換した交流電力を駅負荷６に電力線１１を介して供給する。

図６は、電力変換装置２０の構成例を示す図である。図６に示す電力変換装置２０は、ＤＣ（Direct Current）−ＤＣコンバータ２３，２４およびインバータ２５を備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ２３，２４が第１の電力変換部２１を構成し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４およびインバータ２５が第２の電力変換部２２を構成する。すなわち、図６に示す電力変換装置２０は、第１の電力変換部２１と第２の電力変換部２２とでＤＣ−ＤＣコンバータ２４を共用した構成である。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２３は、電力線３から供給される直流電力を低い電圧の直流電力へ変換する。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３は、１５００Ｖ系の直流電力を７５０Ｖ系の直流電力へ変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３から供給される直流電力を蓄電池３０へ供給するため直流電力へ変換し、変換した直流電力を蓄電池３０へ供給する。なお、蓄電池３０が単セルの定格電圧が３．６Ｖの電池セルを９６個直列接続した構成である場合、蓄電池３０は、定格電圧が３０４Ｖの蓄電池である。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２４は、双方向のＤＣ−ＤＣコンバータであり、蓄電池３０から供給される直流電力を７５０Ｖ系の直流電力へ変換することができる。インバータ２５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４によって変換された直流電力を交流電力へ変換し、変換した交流電力を電力線１１へ出力する。

なお、電力変換装置２０は、図６に示す構成に限定されず、第１の電力変換部２１と第２の電力変換部２２とでＤＣ−ＤＣコンバータ２４を共用しない構成であってもよい。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３を直接蓄電池３０に接続し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３が、電力線３から供給される直流電力を蓄電池３０へ供給するため直流電力へ変換し、変換した直流電力を蓄電池３０へ供給する構成であってもよい。

充放電制御装置４０は、電力変換装置２０を制御することによって蓄電池３０の充放電を制御する制御部４１と、制御部４１によって用いられる充電量Ｐｃおよび放電量Ｐｄの情報を記憶する記憶部４２とを備える。

なお、充電量Ｐｃの初期値と放電量Ｐｄの初期値とは同じ値に設定されるが、充電量Ｐｃの初期値を放電量Ｐｄの初期値と異なる値に設定してもよい。なお、充電量Ｐｃは、例えば、上述した中間レベル範囲Ｒｓの下限値Ｓｔｈ２の状態の蓄電池３０を中間レベル範囲Ｒｓの上限値Ｓｔｈ１を超えない状態にする電力量に設定されるが、かかる例に限定されない。例えば、充電量Ｐｃは、中間レベル範囲Ｒｓの下限値Ｓｔｈ２の状態の蓄電池３０を満充電の状態にする電力量に設定されてもよい。

制御部４１は、電圧検出部６０から電力線電圧値Ｖｓｓを取得する電圧値取得部５０と、蓄電池３０の充放電を制御する充放電制御部５１と、電圧検出部６１から電池電圧値Ｖｂを取得する電圧値取得部５２と、電流検出部６２から電池電流値Ｉｂを取得する電流値取得部５３と、電池電圧値Ｖｂに基づいて、放電量Ｐｄを調整する調整部５４とを備える。

充放電制御部５１は、記憶部４２に記憶された充電量Ｐｃの情報に基づき、第１の電力変換部２１を制御して蓄電池３０の充電を制御する充電制御部５５と、記憶部４２に記憶された放電量Ｐｄの情報に基づき、第２の電力変換部２２を制御して蓄電池３０の放電を制御する放電制御部５６とを備える。

充放電制御部５１は、図２に示すように、第１の期間Ｔ１において、蓄電池３０の充放電を制御し、第２の期間Ｔ２において、蓄電池３０の充放電を休止する。第１の期間Ｔ１は、列車５が運行して回生電力が発生する期間であり、第２の期間Ｔ２は、列車５が運行しないため回生電力が発生しない期間である。

以下においては、午前５時から午前１時までの２０時間を第１の期間Ｔ１とし、午前１時から午前５時までの４時間を第２の期間Ｔ２とするが、第１の期間Ｔ１および第２の期間Ｔ２は、列車５の運行状態にあわせて変更可能である。

図３に示すように、充放電制御部５１は、第１の期間Ｔ１において、かかる充電処理と放電処理とを行う。充放電制御部５１は、蓄電池３０に充電される電力の量が直近の時間Ｔａにおいて充電量Ｐｃ以内になるように電力変換装置２０を制御して蓄電池３０の充電処理を行う。

具体的には、充放電制御部５１は、予め設定された時間Ｔａ分の移動平均の充電量である移動平均充電量Ｐｃａｖを算出する。移動平均充電量Ｐｃａｖは、時間Ｔａ前から現在までの期間である直近の時間Ｔａにおいて蓄電池３０に充電された電力の量を単位時間で平均化した値である。充放電制御部５１は、Ｐｃａｖ≧Ｐｃ／Ｔａである場合、蓄電池３０の充電処理を停止する。

また、充放電制御部５１は、蓄電池３０に放電される電力の量が直近の時間Ｔａにおいて放電量Ｐｄ以内になるように電力変換装置２０を制御して蓄電池３０の放電処理を行う。具体的には、充放電制御部５１は、予め設定された時間Ｔａ分の移動平均の放電量である移動平均放電量Ｐｄａｖを算出する。移動平均放電量Ｐｄａｖは、時間Ｔａ前から現在までの期間である直近の時間Ｔａにおいて蓄電池３０から放電された電力の量を単位時間で平均化した値である。充放電制御部５１は、Ｐｄａｖ≧Ｐｄ／Ｔａである場合、蓄電池３０の放電処理を停止する。

なお、充放電制御部５１における充電処理および放電処理は上述した処理に限定されない。例えば、充放電制御部５１は、蓄電池３０へ充電される電力の量が充電量Ｐｃになるまで充電処理を継続して行い、その後、蓄電池３０から放電される電力の量が放電量Ｐｄになるまで放電処理を継続して行うこともできる。このように、充放電制御部５１は、蓄電池３０へ充電される電力の量を充電量Ｐｃにする充電処理と、蓄電池３０から放電される電力の量を放電量Ｐｄにする放電処理とを交互に繰り返し行うこともできる。

充放電制御部５１は、電圧値取得部５２によって取得された電池電圧値Ｖｂと電流値取得部５３によって取得された電池電流値Ｉｂとに基づいて、蓄電池３０へ充電される電力の量および蓄電池３０から放電される電力の量を検出することができる。例えば、充放電制御部５１は、電池電圧値Ｖｂと電池電流値Ｉｂとを乗算した結果を積算することで、蓄電池３０へ充電される電力の量および蓄電池３０から放電される電力の量を検出することができる。

充放電制御部５１の充電制御部５５は、電圧値取得部５０から取得された電力線電圧値Ｖｓｓが閾値Ｖｔ１以上になった場合に、蓄電池３０へ充電される電力の量が充電量Ｐｃになるまで、または電力線電圧値Ｖｓｓが閾値Ｖｔ１未満になるまで、第１の電力変換部２１を動作させて充電処理を行う。

充電制御部５５は、休日と平日とで閾値Ｖｔ１を変更することができ、時間帯、イベント、および季節などに基づいて閾値Ｖｔ１を変更することもできる。なお、閾値Ｖｔ１は、例えば、直近の時間Ｔａにおいて蓄電池３０に充電される電力の量が充電量Ｐｃになるように設定することができる。

放電制御部５６は、蓄電池３０の放電電流Ｉｄの値が予め設定された固定の設定値Ｉｄｒになるように第２の電力変換部２２を制御する場合、蓄電池３０から放電電流Ｉｄを第２の電力変換部２２へ供給する時間である放電時間Ｔｄを放電量Ｐｄに正比例する時間にすることもできる。すなわち、放電制御部５６は、放電量Ｐｄに正比例する放電時間Ｔｄだけ第２の電力変換部２２を制御して放電処理を行うことができる。

また、放電制御部５６は、放電時間Ｔｄが予め設定された固定の設定時間Ｔｄｒになるように第２の電力変換部２２を制御する場合、放電電流Ｉｄが放電量Ｐｄに正比例する値になるようにすることもできる。すなわち、放電制御部５６は、放電量Ｐｄに正比例する放電電流Ｉｄが流れるように第２の電力変換部２２を制御して放電処理を行うことができる。

このように、放電制御部５６は、放電電流Ｉｄまたは放電時間Ｔｄを放電量Ｐｄに正比例する値になるように第２の電力変換部２２を制御することもできる。これにより、調整対象が放電電流Ｉｄまたは放電時間Ｔｄになるため、放電制御部５６は、蓄電池３０から放電される電力の量を演算する処理を省くことができ、処理負荷を低減することができる。

図２に戻って、制御部４１の説明を続ける。制御部４１の調整部５４は、電圧値取得部５２によって取得された電池電圧値Ｖｂに基づいて、放電量Ｐｄの調整を行う。具体的には、調整部５４は、電池電圧値Ｖｂが第１の閾値Ｖｔｈ１よりも大きい場合、放電量Ｐｄを大きくし、電池電圧値Ｖｂが第２の閾値Ｖｔｈ２よりも小さい場合、放電量Ｐｄを小さくする。

第１の閾値Ｖｔｈ１は、蓄電池３０の電圧の劣化が抑制される電圧範囲Ｒｖの上限値であり、第２の閾値Ｖｔｈ２は、電圧範囲Ｒｖの下限値であるが、第１の閾値Ｖｔｈ１は、電圧範囲Ｒｖの上限値より低い値であってもよく、第２の閾値Ｖｔｈ２は、電圧範囲Ｒｖの下限値よりも高い値であってもよい。

調整部５４は、電池電圧値Ｖｄに基づいて放電量Ｐｄを変更した場合、変更した放電量Ｐｄの情報を記憶部４２に記憶する。これにより、記憶部４２に記憶される放電量Ｐｄの情報が更新される。

放電制御部５６は、調整部５４によって調整された放電量Ｐｄに基づいて、直近の時間Ｔａにおいて蓄電池３０から放電される電力の量が放電量Ｐｄ以内になるように第２の電力変換部２２を動作させて放電処理を行う。これにより、蓄電池３０のＯＣＶの値が電圧範囲Ｒｖ内になる可能性を高めることができ、蓄電池３０のＳＯＣの値が中間レベル範囲Ｒｓ内に維持される可能性を高めることができる。

図７および図８は、充放電処理によって変動する電池電流値ＩｂとＳＯＣの値との関係を示す図である。図７は、放電量Ｐｄの調整が行われない場合の例を示し、図８は、放電量Ｐｄの調整が行われる場合の例を示す。図７および図８において、横軸は時間であり、縦軸は電池電流値ＩｂおよびＳＯＣの値である。図７および図８に示すように、充電電流Ｉｃを蓄電池３０へ供給する期間において、ＳＯＣの値が上昇し、蓄電池３０から放電電流Ｉｄを出力する期間において、ＳＯＣの値が下降する。なお、図７および図８では、一定間隔で余剰回生電力で発生している例を示している。

放電量Ｐｄの調整が行われない場合、図７に示すように、蓄電池３０におけるＳＯＣの値の最大値が中間レベル範囲Ｒｓの上限値Ｓｔｈ１を上回る場合があり、蓄電池３０の劣化が促進されてしまう可能性がある。また、放電量Ｐｄの調整が行われない場合、蓄電池３０におけるＳＯＣの値の最小値が中間レベル範囲Ｒｓの下限値Ｓｔｈ２を下回る場合があり、蓄電池３０の劣化が促進されてしまう可能性がある。一方、蓄電池３０のＯＣＶの値が電圧範囲Ｒｖ内になるように放電量Ｐｄの調整を行った場合、図８に示すように、蓄電池３０のＳＯＣの値が中間レベル範囲Ｒｓ内に維持される可能性を高めることができる。

このように、放電制御部５６は、ＳＯＣの値が上限値Ｓｔｈ１よりも大きい場合には、放電量Ｐｄを増加させ、ＳＯＣの値が下限値Ｓｔｈ２よりも小さい場合には、放電量Ｐｄを低減させることで、蓄電池３０のＳＯＣの値が中間レベル範囲Ｒｓ内に維持される可能性を高めることができる。

つづいて、充放電制御装置４０における制御部４１の動作を、フローチャートを用いて説明する。図９は、実施の形態１にかかる制御部４１の処理の一例を示すフローチャートである。

図９に示すように、制御部４１の充放電制御部５１は、現時刻が第１の期間Ｔ１であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。充放電制御部５１は、不図示の計時手段を備えており、第１の期間Ｔ１を示す情報は、記憶部４２に記憶されている。充放電制御部５１は、計時手段によって計時された現時刻と記憶部４２に記憶された情報とに基づいて、現時刻が第１の期間Ｔ１であるか否かを判定する。

充放電制御部５１は、現時刻が第１の期間Ｔ１であると判定した場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、充放電処理を行う（ステップＳ１１）。かかる充放電処理は、図１０に示すステップＳ２０〜Ｓ２４の処理であり後で詳述する。なお、充放電処理は、第１の期間Ｔ１の間継続して行われる。

制御部４１の調整部５４は、現時刻が第１の期間Ｔ１ではないと判定した場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、現時刻が第２の期間Ｔ２から予め設定された所定期間Ｔｅ以上経過しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。所定期間Ｔｅは、例えば、蓄電池３０の充放電が停止後に蓄電池３０の分極が解消するまでに要する期間以上に設定される。

調整部５４は、現時刻が第２の期間Ｔ２から所定期間Ｔｅ以上経過していると判定した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、電圧検出部６１から電池電圧値Ｖｂを取得する（ステップＳ１３）。そして、調整部５４は、調整処理を行う（ステップＳ１４）。かかる調整処理は、図１１に示すステップＳ３０〜Ｓ３６の処理であり後で詳述する。

図１０は、充放電処理の一例を示すフローチャートである。制御部４１の充放電制御部５１は、電圧値取得部５０から電力線電圧値Ｖｓｓを取得し、電力線電圧値Ｖｓｓが閾値Ｖｔ１以上になったか否かを判定する（ステップＳ２０）。

充放電制御部５１は、電力線電圧値Ｖｓｓが閾値Ｖｔ１以上になったと判定した場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、移動平均充電量Ｐｃａｖが充電量Ｐｃを時間Ｔａで除算した値よりも小さいか否か、すなわち、Ｐｃａｖ＜Ｐｃ／Ｔａであるか否かを判定する（ステップＳ２１）。充放電制御部５１は、Ｐｃａｖ＜Ｐｃ／Ｔａであると判定した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、蓄電池３０の充電処理を行う（ステップＳ２２）。

充放電制御部５１は、電力線電圧値Ｖｓｓが閾値Ｖｔ１以上ではないと判定した場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、または、Ｐｃａｖ＜Ｐｃ／Ｔａではないと判定した場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、移動平均放電量Ｐｄａｖが放電量Ｐｄを時間Ｔａで除算した値よりも小さいか否か、すなわち、Ｐｄａｖ＜Ｐｄ／Ｔａであるか否かを判定する（ステップＳ２３）。

充放電制御部５１は、Ｐｄａｖ＜Ｐｄ／Ｔａであると判定した場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、蓄電池３０の放電処理を行う（ステップＳ２４）。充放電制御部５１は、ステップＳ２２の処理が終了した場合、ステップＳ２４の処理が終了した場合、または、Ｐｄａｖ＜Ｐｄ／Ｔａではないと判定した場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、図１０に示す充放電処理を終了する。なお、図１０に示す処理は、現時刻が第１の期間Ｔ１である場合に繰り返し実行される。これにより、Ｐｃａｖ≧Ｐｃ／Ｔａとなるように充電処理が実行され、Ｐｄａｖ≧Ｐｄ／Ｔａとなるように放電処理が行われる。

図１１は、調整処理の一例を示すフローチャートである。制御部４１の調整部５４は、電圧値取得部５２に電池電圧値Ｖｂを取得させる（ステップＳ３０）。調整部５４は、電圧値取得部５２によって取得された電池電圧値Ｖｂが第１の閾値Ｖｔｈ１を上回っているか否かを判定する（ステップＳ３１）。

調整部５４は、電池電圧値Ｖｂが第１の閾値Ｖｔｈ１を上回っていると判定した場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、記憶部４２から放電量Ｐｄを示す情報を取得し、放電量Ｐｄを単位量ΔＰｄだけ増加させる（ステップＳ３２）。調整部５４は、単位量ΔＰｄだけ増加させた放電量Ｐｄを記憶部４２に設定する（ステップＳ３３）。ステップＳ３３の設定は、単位量ΔＰｄだけ増加させた放電量Ｐｄを示す情報を記憶部４２へ記憶することによって行われる。

調整部５４は、電池電圧値Ｖｂが第１の閾値Ｖｔｈ１を上回っていないと判定した場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、電池電圧値Ｖｂが第２の閾値Ｖｔｈ２を下回っているか否かを判定する（ステップＳ３４）。

調整部５４は、電池電圧値Ｖｂが第２の閾値Ｖｔｈ２を下回っていると判定した場合（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、記憶部４２から放電量Ｐｄを示す情報を取得し、放電量Ｐｄを単位量ΔＰｄだけ減少させる（ステップＳ３５）。調整部５４は、単位量ΔＰｄだけ減少させた放電量Ｐｄを記憶部４２に設定する（ステップＳ３６）。ステップＳ３６の設定は、単位量ΔＰｄだけ減少させた放電量Ｐｄを示す情報を記憶部４２へ記憶することによって行われる。

調整部５４は、電池電圧値Ｖｂが第２の閾値Ｖｔｈ２を下回っていないと判定した場合（ステップＳ３４：Ｎｏ）、ステップＳ３３の処理が終了した場合、またはステップＳ３６の処理が終了した場合、調整処理を終了する。

上述した例では、調整部５４は、充電量Ｐｃを一定の値にした状態で、放電量Ｐｄを調整することから、蓄電池３０に充電する回生電力を一定量とすることができるが、調整部５４による調整は、放電量Ｐｄを調整することに限られない。すなわち、調整部５４は、充電量Ｐｃを調整することもできる。この場合、調整部５４は、電池電圧値Ｖｂが第１の閾値Ｖｔｈ１よりも大きい場合、充電量Ｐｃを小さくし、電池電圧値Ｖｂが第２の閾値Ｖｔｈ２よりも小さい場合、充電量Ｐｃを大きくすることができる。

図１２は、調整処理の他の例を示すフローチャートである。図１２に示すステップＳ４０，Ｓ４１，およびＳ４４の処理は、図１１に示すステップＳ３０，Ｓ３１，およびＳ３４の処理と同じであるため説明を省略する。

調整部５４は、Ｖｂ＞Ｖｔｈ１の場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、記憶部４２から充電量Ｐｃを示す情報を取得し、充電量Ｐｃを単位量ΔＰｃだけ減少させる（ステップＳ４２）。調整部５４は、単位量ΔＰｃだけ減少させた充電量Ｐｃを記憶部４２に設定する（ステップＳ４３）。ステップＳ４３の設定は、単位量ΔＰｃだけ減少させた充電量Ｐｃを示す情報を記憶部４２へ記憶することによって行われる。

調整部５４は、Ｖｂ＜Ｖｔｈ２の場合（ステップＳ４４：Ｙｅｓ）、記憶部４２から充電量Ｐｃを示す情報を取得し、充電量Ｐｃを単位量ΔＰｃだけ増加させる（ステップＳ４５）。調整部５４は、単位量ΔＰｃだけ増加させた充電量Ｐｃを記憶部４２に設定する（ステップＳ４６）。ステップＳ４６の設定は、単位量ΔＰｃだけ増加させた充電量Ｐｃを示す情報を記憶部４２へ記憶することによって行われる。

なお、充電制御部５５は、充電電流Ｉｃまたは充電時間Ｔｃを充電量Ｐｃに正比例する値になるように第１の電力変換部２１を制御することもできる。充電電流Ｉｃは、第１の電力変換部２１から蓄電池３０へ供給される電流であり、充電時間Ｔｃは、第１の電力変換部２１から蓄電池３０へ充電電流Ｉｃを供給する時間である。

充電制御部５５は、充電電流Ｉｃの値が予め設定された固定の設定値Ｉｃｒになるように第１の電力変換部２１を制御する場合、充電時間Ｔｃが充電量Ｐｃに正比例する時間になるように第１の電力変換部２１を制御することができる。また、充電制御部５５は、充電時間Ｔｃが予め設定された固定の設定時間Ｔｃｒになるように第１の電力変換部２１を制御する場合、充電電流Ｉｃが充電量Ｐｃに正比例する値になるように第１の電力変換部２１を制御することもできる。

このように、充電制御部５５は、充電電流Ｉｃまたは充電時間Ｔｃを充電量Ｐｃに正比例する値になるように第１の電力変換部２１を制御することもできる。これにより、調整対象が充電電流Ｉｃまたは充電時間Ｔｃになるため、充電制御部５５は、蓄電池３０へ充電される電力の量を演算する処理を省くことができ、処理負荷を低減することができる。

なお、上述した例では、充放電制御部５１は、電池電圧値Ｖｂに基づいて、充電量Ｐｃまたは放電量Ｐｄを調整するが、充電量Ｐｃおよび放電量Ｐｄを共に調整することもできる。例えば、充放電制御部５１は、Ｖｂ＞Ｖｔｈ１の場合に、放電量Ｐｄを調整し、Ｖｂ＜Ｖｔｈ２の場合に、充電量Ｐｃを調整することができる。

また、上述した例では、充放電制御部５１は、Ｖｂ＞Ｖｔｈ１の場合とＶｂ＜Ｖｔｈ２の場合とで、充電量Ｐｃおよび放電量Ｐｄの少なくとも一方を調整する調整処理を行うが、調整処理は上述した処理に限定されない。例えば、充放電制御部５１は、Ｖｂ＞Ｖｔｈ１の場合とＶｂ＜Ｖｔｈ２の場合のいずれか一方の場合にのみ調整処理を行うことができる。

また、上述した例では、Ｖｔｈ１＞Ｖｔｈ２であるものとして説明するが、Ｖｔｈ１＝Ｖｔｈ２とすることもできる。この場合、Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２を電圧範囲Ｒｖの中心値とすることで、蓄電池３０のＳＯＣの値が中間レベル範囲Ｒｓに維持される可能性をより高くすることができる。

また、上述した例では、次の第１の期間Ｔ１の直前の第２の期間Ｔ２で取得した電池電圧値Ｖｂに基づいて、放電量Ｐｄおよび充電量Ｐｃの少なくとも一つを調整するが、直前の第２の期間Ｔ２よりも前の電池電圧値Ｖｂに基づいて、放電量Ｐｄおよび充電量Ｐｃの少なくとも一つを調整してもよい。

調整部５４は、過去の複数の第２の期間Ｔ２において取得した複数の電池電圧値Ｖｂの履歴に基づいて、放電量Ｐｄおよび充電量Ｐｃの少なくとも一つを調整することができる。例えば、調整部５４は、過去の複数の電池電圧値Ｖｂの平均値に基づいて、放電量Ｐｄおよび充電量Ｐｃの少なくとも一つを調整することができる。また、調整部５４は、過去の複数の電池電圧値Ｖｂの変化傾向から次の第２の期間Ｔ２における電池電圧値Ｖｂを予測して、放電量Ｐｄおよび充電量Ｐｃの少なくとも一つを調整することができる。

また、上述した例では、放電量Ｐｄに単位量ΔＰｄを加減算して放電量Ｐｄを調整したり、充電量Ｐｃに単位量ΔＰｃを加減算して充電量Ｐｃを調整したりするが、放電量Ｐｄおよび充電量Ｐｃの調整は、かかる例に限定されない。

例えば、調整部５４は、放電量Ｐｄに係数ｋｄを乗算して放電量Ｐｄを調整したり、充電量Ｐｃに係数ｋｃを乗算して充電量Ｐｃを調整したりすることができる。この場合、調整部５４は、Ｖｂ＞Ｖｔｈ１であれば、係数ｋｄをΔｋｄだけ増加させ、Ｖｂ＜Ｖｔｈ２であれば、係数ｋｄをΔｋｄだけ減少させる。また、調整部５４は、Ｖｂ＞Ｖｔｈ１であれば、係数ｋｃをΔｋｃだけ減少させ、Ｖｂ＜Ｖｔｈ２であれば、係数ｋｃをΔｋｃだけ増加させる。

図１３は、実施の形態１にかかる充放電制御装置４０のハードウェア構成の一例を示す図である。図１３に示すように、充放電制御装置４０は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、インタフェース回路１０３とを備えるコンピュータを含む。

プロセッサ１０１、メモリ１０２およびインタフェース回路１０３は、バス１０４によって互いにデータの送受信が可能である。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、電圧値取得部５０、充放電制御部５１、電圧値取得部５２、電流値取得部５３、および調整部５４の機能を実行する。プロセッサ１０１は、処理回路の一例であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processer）、およびシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）のうち一つ以上を含む。

メモリ１０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、およびＥＰＲＯＭ（Enable Program Read Only Memory）のうち一つ以上を含む。また、メモリ１０２は、コンピュータが読み取り可能なプログラムが記録された記録媒体を含む。かかる記録媒体は、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルメモリ、光ディスク、コンパクトディスク、およびＤＶＤ（Digital Versatile Disc）のうち一つ以上を含む。なお、制御部４１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）およびＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路を含んでいてもよい。

以上のように、実施の形態１にかかる充放電制御装置４０は、充放電制御部５１と、電圧値取得部５２と、調整部５４とを備え、電力線である電力線３および電力線１１と蓄電池３０との間で電力変換を行う電力変換装置２０を制御して蓄電池３０の充放電を制御する。充放電制御部５１は、第１の期間Ｔ１において、電力変換装置２０を制御して蓄電池３０の充電処理と放電処理とを行う。電圧値取得部５２は、蓄電池３０の充放電が休止する期間である第２の期間Ｔ２において、蓄電池３０の電圧値である電池電圧値Ｖｂを取得する。調整部５４は、電圧値取得部５２によって取得された電池電圧値Ｖｂに基づいて、放電処理における蓄電池３０からの放電量Ｐｄおよび充電処理における蓄電池３０への充電量Ｐｃの少なくとも一方を調整する。これにより、例えば、電池電圧値Ｖｂに基づいて、蓄電池３０の劣化を抑制するようにＯＣＶの値およびＳＯＣの値を調整することができる。

また、調整部５４は、電池電圧値Ｖｂが第１の閾値Ｖｔｈ１よりも大きい場合には、放電量Ｐｄを大きくするか充電量Ｐｃを小さくする。第１の閾値Ｖｔｈ１を蓄電池３０の電圧の劣化が抑制される電圧範囲Ｒｖ内に設定することで、ＯＣＶの値およびＳＯＣの値が高くなりすぎるのを防止することができる。

また、調整部５４は、電池電圧値Ｖｂが第２の閾値Ｖｔｈ２よりも小さい場合には、放電量Ｐｄを小さくするか充電量Ｐｃを大きくする。第２の閾値Ｖｔｈ２を蓄電池３０の電圧の劣化が抑制される電圧範囲Ｒｖ内に設定することで、ＯＣＶの値およびＳＯＣの値が高くなりすぎるのを防止することができる。

また、充放電制御部５１は、蓄電池３０の放電電流Ｉｄおよび放電時間Ｔｄの少なくとも一つを調整することで、放電量Ｐｄを調整する。これにより、蓄電池３０から放電される電力を監視することなく、放電量Ｐｄの調整を容易に行うことができる。

また、充放電制御部５１は、蓄電池３０の充電電流Ｉｃおよび充電時間Ｔｃの少なくとも一つを調整することで、充電量Ｐｃを調整する。これにより、蓄電池３０へ充電される電力を監視することなく、充電量Ｐｃの調整を容易に行うことができる。

また、実施の形態１にかかる蓄電制御システム１０は、電力変換装置２０と、蓄電池３０と、充放電制御装置４０とを備える。電力変換装置２０は、第１の電力変換部２１と、第２の電力変換部２２とを含む。充放電制御部５１は、第１の電力変換部２１を制御して回生電力を第１の電力線である電力線３および第１の電力変換部２１を介して蓄電池３０へ供給して蓄電池３０の充電を行い、第２の電力変換部２２を制御して蓄電池３０からの電力を電力線１１へ供給して蓄電池３０の放電を行う。これにより、余剰回生電力を駅負荷６へ供給することができる。駅負荷６の消費電力が余剰回生電力よりも大きい場合には、余剰回生電力を駅負荷６で確実に消費させることができ、余剰回生電力を有効に活用することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、放電量Ｐｄを単位量ΔＰｄずつ調整し、充電量Ｐｃを単位量ΔＰｃずつ調整するが、実施の形態２では、電池電圧値Ｖｂに基づく増減量で放電量Ｐｄを調整し、電池電圧値Ｖｂに基づく増減量で充電量Ｐｃを調整する点で、実施の形態１と異なる。以下においては、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態１の蓄電制御システム１０と異なる点を中心に説明する。

図１４は、実施の形態２にかかる蓄電制御システム１０Ａの構成例を示す図である。図１４に示すように、実施の形態２にかかる蓄電制御システム１０Ａの充放電制御装置４０Ａは、電力変換装置２０を制御する制御部４１Ａと、制御部４１Ａで用いる情報を記憶する記憶部４２Ａとを備える。

制御部４１Ａは、制御部４１と同様に、電圧値取得部５０、充放電制御部５１、電圧値取得部５２、および電流値取得部５３とを備え、また、調整部５４に代えて、電池電圧値Ｖｂと閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２との差に基づく増減量で放電量Ｐｄを調整する調整部５４Ａを備える。

調整部５４Ａは、電池電圧値Ｖｂが第１の閾値Ｖｔｈ１よりも大きい場合、電池電圧値Ｖｂと第１の閾値Ｖｔｈ１との差ΔＶ１を演算する。調整部５４Ａは、差ΔＶ１から得られる調整量ΔＰｄ１を放電量Ｐｄに加算して、放電量Ｐｄを増加させる。調整量ΔＰｄ１は、差ΔＶ１が大きいほど段階的または連続して大きくなる値である。

記憶部４２Ａは、差ΔＶ１と調整量ΔＰｄ１との関係を示す関係式またはテーブルを記憶している。調整部５４Ａは、記憶部４２Ａに記憶された情報に基づいて、差ΔＶ１から調整量ΔＰｄ１を取得することができる。また、調整部５４Ａは、調整量ΔＰｄ１が差ΔＶ１に正比例する値である場合、ΔＰｄ１＝ｋ１×ΔＶ１の演算によって調整量ΔＰｄ１を求めることができる。

また、調整部５４Ａは、電池電圧値Ｖｂが第２の閾値Ｖｔｈ２よりも小さい場合、電池電圧値Ｖｂと第２の閾値Ｖｔｈ２との差ΔＶ２を演算する。調整部５４Ａは、差ΔＶ２から得られる調整量ΔＰｄ２を放電量Ｐｄから減算して、放電量Ｐｄを減少させる。調整量ΔＰｄ２は、差ΔＶ２が大きいほど段階的または連続して大きくなる値である。

記憶部４２Ａは、差ΔＶ２と調整量ΔＰｄ２との関係を示す関係式またはテーブルを記憶している。調整部５４Ａは、記憶部４２Ａに記憶された情報に基づいて、差ΔＶ２から調整量ΔＰｄ２を取得することができる。また、調整部５４Ａは、調整量ΔＰｄ２が差ΔＶ２に正比例する値である場合、ΔＰｄ２＝ｋ２×ΔＶ２の演算によって調整量ΔＰｄ２を求めることができる。

放電制御部５６は、調整部５４Ａによって調整された放電量Ｐｄに基づいて、直近の期間Ｔａにおいて蓄電池３０から放電される電力の量が放電量Ｐｄ以内になるように第２の電力変換部２２を動作させて放電処理を行う。これにより、何らかの理由によって蓄電池３０のＳＯＣの値が中間レベル範囲Ｒｓから大きく外れた場合であっても、次の第１の期間Ｔ１において、蓄電池３０のＯＣＶの値が電圧範囲Ｒｖ内になる可能性を高めることができる。

つづいて、充放電制御装置４０Ａにおける制御部４１Ａの動作を、フローチャートを用いて説明する。制御部４１Ａは、制御部４１と調整処理の内容が一部異なり、それ以外は同じであるため、以下においては調整処理について説明する。

図１５は、制御部４１Ａの調整部５４Ａによる調整処理の一例を示すフローチャートである。図１５に示すステップＳ５０，Ｓ５１，およびＳ５５の処理は、図１１に示すステップＳ３０，Ｓ３１，およびＳ３４の処理と同じであるため説明を省略する。

調整部５４Ａは、Ｖｂ＞Ｖｔｈ１の場合（ステップＳ５１：Ｙｅｓ）、電池電圧値Ｖｂと第１の閾値Ｖｔｈ１との差ΔＶ１を演算する（ステップＳ５２）。次に、調整部５４Ａは、差ΔＶ１に基づく調整量ΔＰｄ１だけ放電量Ｐｄを増加させる（ステップＳ５３）。調整部５４Ａは、ステップＳ３３と同様の処理により、調整量ΔＰｄ１だけ増加させた放電量Ｐｄを記憶部４２Ａに設定する（ステップＳ５４）。

調整部５４Ａは、Ｖｂ＜Ｖｔｈ２の場合（ステップＳ５５：Ｙｅｓ）、電池電圧値Ｖｂと第２の閾値Ｖｔｈ２との差ΔＶ２を演算する（ステップＳ５６）。次に、調整部５４Ａは、差ΔＶ２に基づく調整量ΔＰｄ２だけ放電量Ｐｄを減少させる（ステップＳ５７）。調整部５４Ａは、ステップＳ３６と同様の処理により、調整量ΔＰｄ２だけ減少させた放電量Ｐｄを記憶部４２Ａに設定する（ステップＳ５８）。

上述した例では、調整部５４Ａは、放電量Ｐｄを調整するが、充電量Ｐｃを調整することもできる。この場合、調整部５４Ａは、電池電圧値Ｖｂが第１の閾値Ｖｔｈ１よりも大きい場合、充電量Ｐｃを小さくし、電池電圧値Ｖｂが第２の閾値Ｖｔｈ２よりも小さい場合、充電量Ｐｃを大きくすることができる。

図１６は、調整処理の他の例を示すフローチャートである。図１６に示すステップＳ６０，Ｓ６１，Ｓ６２，Ｓ６５，およびＳ６６の処理は、図１５に示すステップＳ５０，Ｓ５１，Ｓ５２，５５，およびＳ５６の処理と同じであるため説明を省略する。

調整部５４Ａは、ステップＳ６２の処理が終了すると、差ΔＶ１に基づく調整量ΔＰｃ１だけ充電量Ｐｃを減少させる（ステップＳ６３）。調整部５４Ａは、ステップＳ４３と同様の処理により、調整量ΔＰｃ１だけ減少させた充電量Ｐｃを記憶部４２Ａに設定する（ステップＳ６４）。

調整量ΔＰｃ１は、差ΔＶ１が大きいほど段階的または連続して大きくなる値である。記憶部４２Ａは、差ΔＶ１と調整量ΔＰｃ１との関係を示す関係式またはテーブルを記憶している。調整部５４Ａは、記憶部４２Ａに記憶された情報に基づいて、差ΔＶ１から調整量ΔＰｃ１を取得することができる。

また、調整部５４Ａは、ステップＳ６６の処理が終了すると、差ΔＶ１に基づく調整量ΔＰｃ２だけ充電量Ｐｃを増加させる（ステップＳ６３）。調整部５４Ａは、ステップＳ４３と同様の処理により、調整量ΔＰｃ２だけ増加させた充電量Ｐｃを記憶部４２Ａに設定する（ステップＳ６８）。

調整量ΔＰｃ２は、差ΔＶ２が大きいほど段階的または連続して大きくなる値である。記憶部４２Ａは、差ΔＶ２と調整量ΔＰｃ２との関係を示す関係式またはテーブルを記憶している。調整部５４Ａは、記憶部４２Ａに記憶された情報に基づいて、差ΔＶ２から調整量ΔＰｃ２を取得することができる。

なお、調整部５４Ａは、放電量Ｐｄを調整量ΔＰｄ１および調整量ΔＰｄ２で調整し、充電量Ｐｃを単位量ΔＰｃで調整することができる。また、調整部５４Ａは、放電量Ｐｄを単位量ΔＰｄで調整し、充電量Ｐｃを調整量ΔＰｃ１および調整量ΔＰｃ２で調整することができる。

また、調整部５４Ａは、調整部５４の場合と同様に、放電量Ｐｄに係数ｋｄを乗算して放電量Ｐｄを調整したり、充電量Ｐｃに係数ｋｃを乗算して充電量Ｐｃを調整したりすることができる。この場合、調整部５４Ａは、Ｖｂ＞Ｖｔｈ１であれば、係数ｋｄをΔｋｄ１だけ増加させ、Ｖｂ＜Ｖｔｈ２であれば、係数ｋｄをΔｋｄ２だけ減少させる。

また、調整部５４Ａは、Ｖｂ＞Ｖｔｈ１であれば、係数ｋｃをΔｋｃ１だけ減少させ、Ｖｂ＜Ｖｔｈ２であれば、係数ｋｃをΔｋｃ２だけ増加させる。Δｋｄ１，Δｋｃ１は、調整量ΔＰｃ１と同様に、差ΔＶ１から得られ、Δｋｄ２，Δｋｃ２は、調整量ΔＰｃ２と同様に、差ΔＶ２から得られる。

実施の形態２にかかる充放電制御装置４０Ａのハードウェア構成例は、図１３に示す充放電制御装置４０と同じである。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、調整部５４Ａの機能を実行することができる。

以上のように、実施の形態２にかかる充放電制御装置４０Ａの調整部５４Ａは、電池電圧値Ｖｂと閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２との差が大きいほど、放電量Ｐｄの調整量ΔＰｄ１，ΔＰｄ２および充電量Ｐｃの調整量ΔＰｃ１，ΔＰｃ２の少なくとも一つを段階的または連続的に大きくする。これにより、何らかの理由によって蓄電池３０のＳＯＣの値が中間レベル範囲Ｒｓから大きく外れた場合であっても、次の第１の期間Ｔ１において、蓄電池３０のＯＣＶの値が電圧範囲Ｒｖ内になる可能性を高めることができる。

実施の形態３．
実施の形態１，２では、蓄電池３０の蓄積電力を電力線１１へ出力するが、実施の形態３では、蓄電池３０の蓄積電力を電力線３へ出力する点で、実施の形態１，２と異なる。以下においては、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態１の蓄電制御システム１０と異なる点を中心に説明する。

図１７は、実施の形態３にかかる蓄電制御システムの構成例を示す図である。図１７に示すように、実施の形態３にかかる蓄電制御システム１０Ｂは、電力変換装置２０Ｂと、充放電制御装置４０Ｂとを備える。電力変換装置２０Ｂは、第２の電力変換部２２を有していない点で、電力変換装置２０と異なる。

充放電制御装置４０Ｂは、電力変換装置２０Ｂを制御する制御部４１Ｂと、制御部４１Ｂで用いる情報を記憶する記憶部４２Ａとを備える。制御部４１Ｂは、充放電制御部５１に代えて、充放電制御部５１Ｂを備える。充放電制御部５１Ｂは、充電制御部５５と、放電制御部５６Ｂとを備える。

実施の形態１にかかる放電制御部５６は、充電制御部５５による充電処理が終了したことを条件として放電処理を行うが、放電制御部５６Ｂは、充電制御部５５による充電処理が終了し、且つ、電力線電圧値Ｖｓｓが閾値Ｖｔ１よりも低い閾値Ｖｔ２以下になったことを条件として放電処理を行う。これにより、充放電制御部５１Ｂは、電力線電圧値Ｖｓｓが小さい場合に、蓄電池３０の蓄積電力を第１の電力変換部２１で１５００Ｖ系の直流電力へ変換して電力線３へ出力することができ、電力線３の電圧が高くなりすぎることを防止することができる。

なお、充放電制御部５１Ｂは、実施の形態１の放電処理および充電処理に代えて、実施の形態２の放電処理および充電処理を実行することができる。

実施の形態３にかかる充放電制御装置４０Ｂのハードウェア構成例は、図１３に示す充放電制御装置４０と同じである。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、充放電制御部５１Ｂの機能を実行することができる。

以上のように、実施の形態３にかかる蓄電制御システム１０Ｂにおける充放電制御部５１Ｂは、電力変換装置２０Ｂを制御して回生電力を蓄電池３０へ電力変換装置２０Ｂを介して供給して蓄電池３０の充電を行い、電力変換装置２０Ｂを制御して蓄電池３０の電力を電力線である電力線３へ電力変換装置２０Ｂを介して供給して蓄電池３０の放電を行う。これにより、電力線３を介して回生電力を蓄電池３０に蓄積し、蓄電池３０に蓄積した電力を電力線３へ出力する蓄電制御システム１０Ｂにおいて、蓄電池３０の劣化を抑制することができる。

なお、実施の形態１，２では、蓄電池３０の蓄積電力が電力線１１へ出力され、実施の形態３では、蓄電池３０の蓄積電力が電力線３へ出力されるが、蓄電池３０の蓄積電力を電力線１１および電力線３のいずれへも出力させることもできる。

例えば、充放電制御部５１は、電力線電圧値Ｖｓｓが閾値Ｖｔ２以下になる場合に、充放電制御部５１Ｂと同様に、蓄電池３０の蓄積電力を電力線３へ出力し、予め設定された期間Ｔｆ内に電力線電圧Ｖ値ｓｓが閾値Ｖｔ２以下にならない場合に、蓄電池３０の蓄積電力を電力線１１へ出力することができる。

また、上述した実施の形態では、電力線３は、直流架線であるものとして説明したが、電力線３は、交流架線であってもよい。この場合、第１の電力変換部２１は、電力線３から供給される交流電力を蓄電池３０へ供給するため直流電力へ変換して蓄電池３０へ供給することができる。また、第１の電力変換部２１は、蓄電池３０から供給される直流電力を電力線３へ出力するための交流電力へ変換し、変換した交流電力を電力線３へ供給することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

２，２_１，２_２ 変電所、３，１１ 電力線、４ レール、５ 列車、６ 駅負荷、７ 変圧器、８_１〜８_ｎ 電気設備、９ 交流電力系統、１０，１０Ａ，１０Ｂ 蓄電制御システム、１２ 変圧器、１３ 整流器、２０，２０Ｂ 電力変換装置、２１ 第１の電力変換部、２２ 第２の電力変換部、２３，２４ ＤＣ−ＤＣコンバータ、２５ インバータ、３０ 蓄電池、４０，４０Ａ，４０Ｂ 充放電制御装置、４１，４１Ａ，４１Ｂ 制御部、４２，４２Ａ 記憶部、５０，５２ 電圧値取得部、５１，５１Ｂ 充放電制御部、５３ 電流値取得部、５４，５４Ａ 調整部、５５ 充電制御部、５６，５６Ｂ 放電制御部、６０，６１ 電圧検出部、６２ 電流検出部、８０ 駅舎、１００ 電気鉄道システム。

Claims (10)

1. 電力線と蓄電池との間で電力変換を行う電力変換装置を制御して前記蓄電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、
   第１の期間において、前記電力変換装置を制御して前記蓄電池の充電処理と放電処理とを行う充放電制御部と、
   前記蓄電池の充放電が休止する期間である第２の期間において、前記蓄電池の電圧値を取得する電圧値取得部と、
   前記電圧値取得部によって取得された前記電圧値に基づいて、前記放電処理における前記蓄電池からの放電量および前記充電処理における前記蓄電池への充電量の少なくとも一方を調整する調整部と、を備える
   ことを特徴とする充放電制御装置。
2. 前記調整部は、
   前記電圧値が第１の閾値よりも大きい場合には、前記放電量を大きくするか前記充電量を小さくする
   ことを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
3. 前記調整部は、
   前記電圧値が第２の閾値よりも小さい場合には、前記放電量を小さくするか前記充電量を大きくする
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の充放電制御装置。
4. 前記調整部は、
   前記電圧値と前記閾値との差が大きいほど、前記放電量および前記充電量の少なくとも一方を調整する調整量を段階的または連続的に大きくする
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の充放電制御装置。
5. 前記充放電制御部は、
   前記蓄電池の放電電流および放電時間の少なくとも一つを調整することで、前記放電量を調整する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の充放電制御装置。
6. 前記充放電制御部は、
   前記蓄電池の充電電流および充電時間の少なくとも一つを調整することで、前記充電量を調整する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の充放電制御装置。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の充放電制御装置と、
   前記電力変換装置と、
   前記蓄電池と、を備える
   ことを特徴とする蓄電制御システム。
8. 前記電力変換装置は、
   第１の電力変換部と、第２の電力変換部とを含み、
   前記電力線は、
   列車の回生電力が供給される第１の電力線と、駅の電気設備に電力を供給する第２の電力線とを含み、
   前記充放電制御部は、
   前記第１の電力変換部を制御して前記回生電力を前記第１の電力変換部を介して前記蓄電池へ供給して前記蓄電池の充電を行い、前記第２の電力変換部を制御して前記蓄電池からの電力を前記第２の電力線へ供給して前記蓄電池の放電を行う
   ことを特徴とする請求項７に記載の蓄電制御システム。
9. 前記電力線は、
   列車の回生電力が供給される電力線であり、
   前記充放電制御部は、
   前記電力変換装置を制御して前記回生電力を前記蓄電池へ前記電力変換装置を介して供給して前記蓄電池の充電を行い、前記電力変換装置を制御して前記蓄電池の電力を前記電力線へ前記電力変換装置を介して供給して前記蓄電池の放電を行う
   ことを特徴とする請求項７に記載の蓄電制御システム。
10. 電力線と蓄電池との間で電力変換装置を介して電力変換を行って前記蓄電池の充放電を制御する充放電制御方法であって、
    第１の期間において、前記電力変換装置を制御して前記蓄電池の充電処理と放電処理とを行うステップと、
    前記蓄電池の充放電が休止する期間である第２の期間において、前記蓄電池の電圧値を取得するステップと、
    前記取得された前記電圧値に基づいて、前記放電処理における前記蓄電池からの放電量および前記充電処理における前記蓄電池への充電量の少なくとも一方を調整するステップと、を含む
    ことを特徴とする充放電制御方法。