JP2019033605A - 電力制御システムの蓄電池劣化診断方法および電力制御システム - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に記載の従来技術は、蓄電池が設定された放電電流で放電するときの蓄電池の蓄電池電圧もしくはその変化または設定された放電電流で放電するときの前記蓄電池の蓄電池電圧が規定電圧に達する時間から蓄電池の特性を判定する劣化判定回路を備えたものである。
また、特許文献2に記載の従来技術は、蓄電池に対してリプル電圧を発生させるために一定の交流電流を供給するリプル発生手段と、供給された交流電流により蓄電池に発生したリプル電圧から蓄電池の劣化を判定する劣化判定回路とを有したものである。
このように、従来、蓄電池の劣化を判定、診断する装置は知られている。
このようなシステムでは、各家庭において、メーカや機種が異なる、様々な機種の蓄電池が使用されている。しかしながら、従来、このような様々な機種の蓄電池を統合して管理するシステムが無かった。
複数の建物のそれぞれに設けられた蓄電池と、
前記建物と通信ネットワークを介して接続され、前記建物の電力に関する情報を取得可能であるとともに、予め前記建物毎に前記建物に関連付けられて、前記蓄電池の種別に関する情報および、前記蓄電池の種別ごとに、所定の設置期間に対応した劣化を判断する劣化判断閾値が予め設定され入力された管理装置と、
備えた電力制御システムの蓄電池劣化診断方法であって、
前記診断対象の前記蓄電池の蓄電池容量を、所定の期間毎に計測し、
この計測した前記蓄電池容量と、前記診断対象の前記蓄電池の種別およびその時点の設置期間に対応した前記劣化判断閾値とを比較し、
この比較に基づいて劣化の有無を診断する電力制御システムの蓄電池劣化診断方法とした。
複数の建物のそれぞれに設けられた蓄電池と、
前記建物と通信ネットワークを介して接続され、前記建物の電力に関する情報を取得可能であるとともに、予め前記建物毎に前記建物に関連付けられて、前記蓄電池の種別に関する情報および、前記蓄電池の種別ごとに、設置期間に対応した劣化を判断する劣化判断閾値が予め設定され入力された管理装置と、
備えた電力制御システムであって、
前記管理装置は、
前記診断対象の前記蓄電池の蓄電池容量を、所定の期間毎に計測し、
この計測した前記蓄電池容量と、前記診断対象の前記蓄電池の種別およびその時点の設置期間に対応した前記劣化判断閾値とを比較し、
この比較に基づいて劣化の有無を診断する電力制御システムとした。
(実施の形態1)
まず、図1を参照しながら実施の形態1の電力制御システムの蓄電池劣化診断方法を実施する電力制御システムの全体構成について説明する。
これらの複数の住宅Hは、全国に配置されている。また、各住宅Hは、その所在地に応じた省エネルギ基準に基づいて予め設定された複数の地域区分に分けられており、地域区分に応じた断熱性能が与えられている。
次に、住宅Hの電力系統について、簡単に説明する。
住宅Hの電力供給系として、分電盤20が設けられている。
分電盤20は、商用電源Eに接続され、かつ、住宅Hの太陽光パネル(太陽光発電装置)1、蓄電池2、電力負荷群3に接続されている。
例えば、蓄電池2に、商用電源Eから供給される深夜電力などの電力価格が安い電力や、太陽光パネル1にて発電された電力を蓄電し、商用電源Eの電力価格が高い時間帯に放電を行うよう制御する。
また、売電価格などを考慮して、発電電力の一部あるいは全てを、商用電源E側に放電して売電する制御も含まれる。
すなわち、計測装置4は、商用電源Eから分電盤20へ向けて供給される買電力量、住宅Hから商用電源Eへ向けて供給される売電力量、太陽光パネル1で発電された発電電力量、蓄電池2から放電される放電電力量、蓄電池2に充電される充電電力量を計測する。さらに、各分岐回路(不図示)を介して電力負荷群3へ供給される消費電力量も計測する。
なお、住宅コントロールユニット10と、両管理サーバ5a,5bとの通信は、ルータ11から、通信ネットワークNを介して行われる。
次に、住宅管理サーバ5a、蓄電池メーカ管理サーバ5bについて説明する。
蓄電池メーカ管理サーバ5bは、蓄電池2のメーカ毎に、自社の蓄電池2の作動を、独自に管理するもので、時々刻々と住宅コントロールユニット10から送られてくる充放電データに基づいて、蓄電池2の動作状態を管理している。この蓄電池メーカ管理サーバ5bでは、メーカ毎に独自に決めた基準に基づいて、蓄電池2の異常などを検出している。
運転計画部は、翌日の気象予報および過去の消費電力量データに基づいて、翌日の時間毎の必要な消費電力量、発電量、運転パターンを予測し、蓄電池2の蓄電運転時刻、放電運転時刻や、給湯装置(不図示)による蓄湯運転時刻などの設定を行う。
本実施の形態1の電力制御システムの蓄電池劣化診断方法は、上記の住宅管理サーバ5aの運転監視部51により実行される。すなわち、運転監視部51では、多様な蓄電池2の劣化を統合管理する。
この劣化パターン情報としては、図2に示す保証値と劣化判断閾値とが設定されている。
すなわち、住宅Hに設置された蓄電池2は、多種多様に亘り、製造メーカが異なるものが存在するとともに、同一メーカであっても、複数の異なる機種が存在する。
ここで、保証年数は、メーカにより異なっており、例えば、図2に示すように、機種aおよび機種cは、保証期間を10年としており、劣化判断閾値Laも10年の設定としている。したがって、保証期間である10年を越えると、劣化判断も行わない。また、機種bでは、保証期間を15年としている。なお、この保証年数や保証値(Ga〜Gc)は、この図2に示した年数および数値に限定されるものではなく、保証年数を例えば20年などの15年よりも長い期間としてもよい。
次のステップS4では、ステップS1で求めた蓄電池容量(最新SOC%)が、診断対象の蓄電池2に応じて設定された各劣化判断閾値(La〜Lc)未満であるかどうか判定する。そして、蓄電池容量が劣化判断閾値(La〜Lc)よりも大きい場合(NO判定の場合)は、診断対象の蓄電池2に問題ないとして劣化診断を終了する。
このステップS5では、ステップS1で求めた蓄電池容量が、診断対象の蓄電池2に応じて設定された保証値(Ga〜Gc)未満であるかどうか判定する。
そして、蓄電池容量が保証値(Ga〜Gc)よりも大きい場合(NO判定の場合)は、ステップS6に進み、要注意観察する旨を保守管理部6に出力する。
また、ステップS5において蓄電池容量<保証値(Ga〜Gc)の場合(YES判定の場合)は、ステップS7に進んで、蓄電池2が異常に劣化しているとして、交換保証や修理保証などを実行する旨を、保守管理部6に出力する。
次に、ステップS1における蓄電池容量の計測の処理の流れを、図4のフローチャートにより説明する。
最初のステップS11は、蓄電池2を満充電する。
次のステップS12では、電力負荷群3の電力消費を、蓄電池2からの放電により行う。
次のステップS13では、蓄電池2の蓄電池容量(SOC)が、予め設定された放電閾値未満に達したか否か判定する。そして、蓄電池容量が放電閾値未満ではない場合は、電力負荷群3での消費を続ける。
一方、蓄電池容量が放電閾値未満となったら、ステップS14に進んで、現在の蓄電池容量(最新SOC%)を求める。なお、放電閾値は、本実施の形態1では、蓄電池2が、ほぼ空の状態になるまで放電しきった状態と判断する値としている。
次に、実施の形態1の電力制御システムの作用について説明する。
住宅Hに蓄電池2を設置する際には、住宅管理サーバ5aには、住宅Hに関連付けて、蓄電池2の機種、設置時期の情報を入力する。また、住宅管理サーバ5aには、予め、蓄電池2の機種ごとに、保証値(Ga〜Gc)および劣化診断閾値(La〜Lc)が入力されている。
この蓄電池容量の計測にあたっては、まず、蓄電池2を満充電状態とする指示を出力する(S11)。そして、蓄電池2が満充電となったら、蓄電池2を放電させる(S12)。この放電は、住宅H内の電力負荷群3の電力消費を蓄電池2からの放電により賄うことにより行う。
その後、蓄電池2の蓄電池容量が、放電閾値未満に達した時点で、放電を終了し(S13)、現時点の蓄電池容量(最新SOC%)を求める(S14)。
なお、蓄電池メーカ管理サーバ5bでは、メーカ毎に、自社の蓄電池2について、独立した管理を行っているが、本開示の要旨ではないので、詳細な説明は省略する。一例としては、所定期間(例えば、毎年〜毎日の範囲内)毎に、蓄電池容量(最新SOC%)と保証値と比較し、保証値を越えて劣化している場合には、異常と判断する。
以下に、本開示の実施の形態1の効果を列挙する。
1)実施の形態1の電力制御システムの蓄電池劣化診断方法は、
複数の住宅Hのそれぞれに設けられた蓄電池2と、
住宅Hと通信ネットワークNを介して接続され、住宅Hの電力に関する情報を取得可能であるとともに、予め住宅H毎に住宅Hに関連付けられて、蓄電池2の種別に関する情報および、蓄電池2の種別ごとに、所定の設置期間に対応した劣化を判断する劣化判断閾値(La〜Lc)が予め設定され入力された管理装置と、
備えた電力制御システムの蓄電池劣化診断方法であって、
診断対象の蓄電池2の蓄電池容量(SOC%)を、所定の期間毎(例えば、1年毎)に計測し(S1)、
この計測した蓄電池容量(最新SOC%)と、診断対象の蓄電池2の種別(機種a〜機種c)およびその時点の設置期間に対応した劣化判断閾値(La〜Lc:a1〜a10)とを比較し(S2、S3)、
この比較に基づいて劣化の有無を診断する(S5)。
したがって、様々な機種の蓄電池2の劣化診断を総合的に行うことが可能である。すなわち、蓄電池2のメーカ毎に、蓄電池メーカ管理サーバ5bにより、蓄電池2の管理はできるものの、複数の住宅Hに、異なるメーカの複数種類の蓄電池2を設置した場合に、それを総合的に管理するものはなかった。本実施の形態1では、住宅Hにおける電力の管理を行う住宅管理サーバ5aを利用し、異なるメーカの複数種類の蓄電池2の劣化診断を、総合的に行うことが可能となった。
しかも、設置期間に対応して設定した劣化を判断する劣化判断閾値(La〜Lc)と蓄電池容量(最新SOC%)とを比較するため、高精度で劣化を検出することができる。
蓄電池容量の計測は、蓄電池2を満充電した後、住宅Hの電力負荷群3の消費により蓄電池2を放電させることにより行う(S12)。
したがって、放電用の抵抗などを別途設ける必要が無い。
劣化判断閾値(La〜Lc)は、蓄電池のメーカおよび機種(a〜c)毎に設定された保証値(Ga〜Gc)以上の値であって、設置期間が長くなる毎に低くなる値として設定されている。
したがって、蓄電池容量が、交換が必要な保証値となるまで劣化する前に、劣化を検出することができる。しかも、劣化診断において、設置期間に応じてさらに高精度で劣化を検出することができる。つまり、蓄電池の蓄電池容量は、正常であっても、設置期間が長くなるほど低下する。そこで、設置期間による劣化を加味して年々低下するよう設定した劣化判断閾値(La〜Lc)を用いることで、正常範囲の劣化を省いた異常な劣化を検出することが可能となる。
計測した蓄電池容量が保証値(Ga〜Gc)と劣化判断閾値(La〜Lc)との間の値である場合は、劣化の注意を促す出力を行う(S4〜S6)。
したがって、蓄電池2が保証値(Ga〜Gc)を越える異常な劣化状態となる前に、劣化の注意を促すことができる。
住宅管理サーバ5aには、予め、保証期間が設定されており、
診断対象の蓄電池2の設置期間が保証期間を過ぎている場合には、劣化の有無の診断を行わない(S2)。
したがって、保証期間外の無駄な診断を行わない。
住宅管理サーバ5aは、劣化有りとの判断時に、蓄電池2の保守管理部6および診断対象の蓄電池2を備えた住宅Hに蓄電池2の劣化を報せる(S7)。
したがって、保守管理部6と、蓄電池2が設置された住宅Hとで、それぞれ、蓄電池2に異常が生じたことを知ることができる。
複数の住宅Hのそれぞれに設けられた蓄電池2と、
住宅Hと通信ネットワークNを介して接続され、住宅Hの電力に関する情報を取得可能であるとともに、予め住宅H毎に住宅Hに関連付けられて、蓄電池2の種別に関する情報および、蓄電池2の種別ごとに、設置期間に対応した劣化を判断する劣化判断閾値が予め設定され入力された管理装置と、
備えた電力制御システムであって、
住宅管理サーバ5aは、
診断対象の蓄電池2の蓄電池容量(SOC%)を、所定の期間毎(例えば、1年毎)に計測し(S1)、
この計測した蓄電池容量(最新SOC%)と、診断対象の蓄電池2の種別(機種a〜機種c)およびその時点の設置期間に対応した劣化判断閾値(La〜Lc:a1〜a10)とを比較し(S2、S3)、
この比較に基づいて劣化の有無を診断する(S5)。
したがって、様々な機種の蓄電池2の劣化診断を総合的に行うことが可能である。すなわち、蓄電池2のメーカ毎に、蓄電池メーカ管理サーバ5bにより、蓄電池2の管理はできるものの、複数の住宅Hに、異なるメーカの複数種類の蓄電池2を設置した場合に、それを総合的に管理するものはなかった。本実施の形態1では、住宅Hにおける電力の管理を行う住宅管理サーバ5aを利用し、異なるメーカの複数種類の蓄電池2の劣化診断を、総合的に行うことが可能となった。
しかも、設置期間に対応して設定した劣化を判断する劣化判断閾値(La〜Lc)と蓄電池容量(最新SOC%)とを比較するため、高精度で劣化を検出することができる。
また、実施の形態では、太陽光パネルを有した建物(住宅)を示したが、太陽光パネルを設置せずに、蓄電池のみが設置された建物に適用してもよい。その場合、例えば、夜間の料金が低い時間帯に充電し、昼間の料金の高い時間帯に放電させる。あるいは、発電装置として、風力発電など、太陽光パネル以外の発電装置を備えていてもよい。
例えば、機種aでは、保証期間の終了時(機種aでは10年目)の劣化判断閾値が保証値となるように設定した例を示したが、これに限定されない。例えば、保証期間の終了時(機種aでは10年目)の劣化判断閾値を保証値よりも高い値としてもよい。つまり、保証期間の終了年であっても、劣化度合いが保証値を超える前に劣化と判断するようにしてもよい。
あるいは、劣化判断閾値は、計測した蓄電池容量と比較して異常劣化と判断する値であって、保証値に関係なく設定してもよい。
また、図3のフローチャートにおいて、蓄電池の設置年数や、機種、保証値、劣化判断閾値の読込と、蓄電池容量の計測とは、どちらを先に行ってもよい。
3 電力負荷群
4 計測装置
5a 住宅管理サーバ(管理装置)
6 保守管理部
10 住宅コントロールユニット
51 運転監視部
E 商用電源
Ga-Gc 保証値
H1・・Hn・・HX 住宅(建物)
La-Lc 劣化判断閾値
Claims (7)
- 複数の建物のそれぞれに設けられた蓄電池と、
前記建物と通信ネットワークを介して接続され、前記建物の電力に関する情報を取得可能であるとともに、予め前記建物毎に前記建物に関連付けられて、前記蓄電池の種別に関する情報および、前記蓄電池の種別ごとに、所定の設置期間に対応した劣化を判断する劣化判断閾値が予め設定され入力された管理装置と、
備えた電力制御システムの蓄電池劣化診断方法であって、
前記診断対象の前記蓄電池の蓄電池容量を、所定の期間毎に計測し、
この計測した前記蓄電池容量と、前記診断対象の前記蓄電池の種別およびその時点の設置期間に対応した前記劣化判断閾値とを比較し、
この比較に基づいて劣化の有無を診断する電力制御システムの蓄電池劣化診断方法。 - 請求項1に記載の電力制御システムの蓄電池劣化診断方法において、
前記蓄電池容量の計測は、
まず、前記蓄電池を満充電し、その後、前記建物の電力負荷の消費により前記蓄電池を放電させることにより行う電力制御システムの蓄電池劣化診断方法。 - 請求項1または請求項2に記載の電力制御システムの蓄電池劣化診断方法において、
前記劣化判断閾値は、前記蓄電池のメーカおよび機種毎に設定された保証値以上の値であって、設置期間が長くなる毎に低下する値として設定されている電力制御システムの蓄電池劣化診断方法。 - 請求項3に記載の電力制御システムの蓄電池劣化診断方法において、
前記計測した前記蓄電池容量が前記保証値と前記劣化判断閾値との間の値である場合は、劣化の注意を促す出力を行う電力制御システムの蓄電池劣化診断方法。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の電力制御システムの蓄電池劣化診断方法において、
前記管理装置には、予め、保証期間が設定されており、
前記診断対象の前記蓄電池の設置期間が前記保証期間を過ぎている場合には、前記劣化の有無の診断を行わない電力制御システムの蓄電池劣化診断方法。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の電力制御システムの蓄電池劣化診断方法において、
前記管理装置は、劣化有りとの判断時に、前記蓄電池の保守管理部に前記蓄電池の劣化を報せる電力制御システムの蓄電池劣化診断方法。 - 複数の建物のそれぞれに設けられた蓄電池と、
前記建物と通信ネットワークを介して接続され、前記建物の電力に関する情報を取得可能であるとともに、予め前記建物毎に前記建物に関連付けられて、前記蓄電池の種別に関する情報および、前記蓄電池の種別ごとに、設置期間に対応した劣化を判断する劣化判断閾値が予め設定され入力された管理装置と、
備えた電力制御システムであって、
前記管理装置は、
前記診断対象の前記蓄電池の蓄電池容量を、所定の期間毎に計測し、
この計測した前記蓄電池容量と、前記診断対象の前記蓄電池の種別およびその時点の設置期間に対応した前記劣化判断閾値とを比較し、
この比較に基づいて劣化の有無を診断する電力制御システム。
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