JP2019216528A - 蓄電システム及び蓄電システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】共通の電力配線に並列に接続された複数の蓄電池間における劣化度合いのばらつきを低減する。【解決手段】蓄電システム１Ａは、外部電力系統３及び発電装置２１のうち少なくとも一方並びに負荷６に接続される内部電力配線２と、蓄電池１１、及び、蓄電池１１と内部電力配線２との間に電気的に接続され蓄電池１１の充放電を行うＰＣＳ１３を有する複数の蓄電ユニット１０と、複数の蓄電ユニット１０のＰＣＳ１３の動作を制御する統括コントローラ４と、を備える。統括コントローラ４は、各蓄電ユニット１０毎の積算値を記憶する記憶領域４２ａを有し、各蓄電ユニット１０の充放電動作ごとに、蓄電池１１の種類、及び蓄電池１１の劣化に寄与する充放電の条件に応じて重み付けされた加算値を、充放電を行った蓄電ユニット１０の積算値に加算する。統括コントローラ４は、積算値が他より低いものから優先して、充放電を行う蓄電ユニット１０を決定する。【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電システム及び蓄電システムの制御方法に関する。

特許文献１には、蓄電池制御装置および蓄電池制御方法に関する技術が記載されている。この文献に記載された装置は、電力を蓄積する蓄電池の充電状態および充放電回数に応じて予め設定された放電順番テーブルを参照し、複数の蓄電池から取得された充電状態および充放電回数に基づいて、複数の蓄電池に対して優先的に放電を行う放電順位を決定する。そして、この装置は、決定した放電順位に基づいて、負荷に対して必要な電力を供給するために、複数の蓄電池それぞれの放電電力を設定する。

特許文献２には、電池の評価方法及び評価装置に関する技術が記載されている。この文献に記載された装置は、電池が使用される用途ごとに重み係数を定め、電池から得られる各性能の測定結果を重み係数により修正する。そして、この装置は、修正後の測定結果を各用途ごとに集計して、用途別評価値を算出する。

特開２０１３−１９２３２７号公報 特開２００９−２４４１６６号公報

共通の電力配線に対して複数の蓄電池が並列に接続された蓄電システムにおいては、或る電力供給に対して、複数の蓄電池の中から充電する一又は二以上の蓄電池が選択され、また、或る電力需要に対して、複数の蓄電池の中から放電する一又は二以上の蓄電池が選択される。充放電を行う蓄電池は、例えば充電状態（State Of Charge：ＳＯＣ）に基づいて選択されるが、複数の蓄電池間において劣化度合いにばらつきが生じることがある。これは、複数の蓄電池間において、充放電の回数および各回毎の充放電条件（充放電時間、充放電レート等）が異なることに起因する。複数の蓄電池間において劣化度合いにばらつきが生じると、蓄電池の残存寿命にばらつきが生じるので、それぞれの蓄電池の寿命が尽きるごとにメンテナンスを行う必要があり、また、その都度システムを停止する必要がある。このことは、蓄電システムのメンテナンス回数の増加及び運転効率の低下につながる。

なお、特許文献１に記載された装置では、放電を行う蓄電池を各蓄電池の充放電回数に応じて選択している。しかし、上述したように各回毎の充放電条件はそれぞれ異なることが通常であるため、放電を行う蓄電池を単に充放電回数に基づいて選択すると、複数の蓄電池間において劣化度合いにばらつきが生じる。また、放電順番テーブルを参照して放電順位を決定しているが、このような方式ではパラメータの種類が増える毎にテーブルの規模が指数関数的に増大し、演算回路にとって大きな負荷となる。また、特許文献２に記載された装置は、用途ごとに最適な蓄電池を選択することを目的としており、蓄電池の劣化度合いを判断するものではない。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、共通の電力配線に並列に接続された複数の蓄電池間における劣化度合いのばらつきを低減することができる蓄電システム及び蓄電システムの制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、一実施形態による第１及び第２の蓄電システムは、外部電力系統及び発電装置のうち少なくとも一方並びに負荷に接続される電力配線と、蓄電池、及び、蓄電池と電力配線との間に電気的に接続され蓄電池の充放電を行う充放電制御回路を有する複数の蓄電ユニットと、複数の蓄電ユニットの充放電制御回路の動作を制御する統括コントローラと、を備える。複数の蓄電ユニットには、第１の蓄電池を有する第１の蓄電ユニットと、第１の蓄電池とは種類が異なる第２の蓄電池を有する第２の蓄電ユニットとが含まれる。統括コントローラは、各蓄電ユニット毎の積算値を記憶する記憶領域を有し、各蓄電ユニットの充放電動作ごとに、蓄電池の種類、及び蓄電池の劣化に寄与する充放電の条件に応じて重み付けされた加算値を、充放電を行った蓄電ユニットの積算値に加算する。そして、第１の蓄電システムでは、統括コントローラが、積算値が他より低いものから優先して、充放電を行う蓄電ユニットを決定する。また、第２の蓄電システムでは、統括コントローラが、各蓄電ユニットの積算値が均等に近づくように、次の充放電を行う蓄電ユニットを決定する。

また、一実施形態による第１及び第２の蓄電システムの制御方法は、外部電力系統及び発電装置のうち少なくとも一方並びに負荷に接続される電力配線と、蓄電池、及び、蓄電池と電力配線との間に電気的に接続され蓄電池の充放電を行う充放電制御回路を有する複数の蓄電ユニットと、複数の蓄電ユニットの充放電制御回路の動作を制御する統括コントローラと、を備える蓄電システムの制御方法である。複数の蓄電ユニットには、第１の蓄電池を有する第１の蓄電ユニットと、第１の蓄電池とは種類が異なる第２の蓄電池を有する第２の蓄電ユニットとが含まれる。この方法は、各蓄電ユニット毎に積算値を用意し、各蓄電ユニットの充放電動作ごとに、蓄電池の種類、及び蓄電池の劣化に寄与する充放電の条件に応じて重み付けされた加算値を、充放電を行った蓄電ユニットの積算値に加算する。そして、第１の蓄電システムの制御方法では、積算値が他より低いものから優先して、充放電を行う蓄電ユニットを決定する。また、第２の蓄電システムの制御方法では、各蓄電ユニットの積算値が均等に近づくように、次の充放電を行う蓄電ユニットを決定する。

上記の蓄電システム及び制御方法においては、各蓄電ユニットの充放電動作ごとに、蓄電池の種類、及び蓄電池の劣化に寄与する充放電の条件に応じて重み付けされた加算値を、充放電を行った蓄電ユニットの積算値に加算する。各蓄電ユニットの充放電動作ごとに積算値を加算するので、充放電回数が多くなるほど積算値は大きくなる。また、加算値は、蓄電池の劣化に寄与する充放電の条件に応じて重み付けされているので、各回毎の充放電条件が異なる場合であっても、各回毎の劣化の進行分を精度良く反映した加算値を設定することができる。また、蓄電池の寿命は蓄電池の種類によって異なり、更に、充放電条件が同じであっても蓄電池の種類によって劣化の進行分は異なるが、蓄電池の種類に応じて加算値が更に重み付けされているので、当該蓄電システムが複数の種類の蓄電池を備える場合であっても、各蓄電池の劣化の進行分を精度良く反映した加算値を設定することができる。従って、積算値に基づいて各蓄電池の劣化の度合い（残存寿命）を精度良く評価することができる。

そして、上記の蓄電システム及び制御方法においては、積算値が他より低いものから優先して、充放電を行う蓄電ユニットを決定するか、または、各蓄電ユニットの積算値が均等に近づくように、次の充放電を行う蓄電ユニットを決定する。これにより、各蓄電池の劣化度合いを精度良く評価しつつ劣化の少ない蓄電池を優先して充放電を行うことができるので、複数の蓄電池間における劣化度合いのばらつきを効果的に低減することができる。従って、蓄電池の残存寿命のばらつきを抑制して、複数の蓄電池のメンテナンスのタイミングを揃えることができるので、蓄電システムのメンテナンス回数を低減し、運転効率を向上することができる。なお、本発明において「充放電」とは、充電及び放電のいずれか一方を指す。

上記の蓄電システム及び制御方法において、充放電の条件には、当該充放電に要した時間、当該充放電における充放電レート、及び当該充放電の際の蓄電池の温度のうち少なくとも一つが含まれてもよい。これらの条件は、蓄電池の劣化に大きく影響する。従って、各蓄電池の劣化の度合いを精度良く反映した加算値を設定することができる。

上記の蓄電システム及び制御方法において、第１の蓄電池は鉛蓄電池であり、第２の蓄電池はリチウムイオン電池であってもよい。鉛蓄電池とリチウムイオン電池とでは、寿命が大きく異なり、また充放電条件が同じであっても劣化の度合いが大きく異なる。上記の蓄電システム及び制御方法は、このような場合に特に適している。

上記の蓄電システム及び制御方法において、発電装置は自然エネルギーを利用して電力を発生してもよい。このような場合であっても、上記の蓄電システム及び制御方法によれば、複数の蓄電池間における劣化度合いのばらつきを効果的に低減することができる。

本発明の蓄電システム及び蓄電システムの制御方法によれば、共通の電力配線に並列に接続された複数の蓄電池間における劣化度合いのばらつきを低減することができる。

図１は、一実施形態に係る蓄電システム１Ａの構成を模式的に示す図である。 図２は、各蓄電ユニット１０のＢＭＵ１２の内部構成と、統括コントローラ４の内部構成とを詳細に示すブロック図である。 図３は、積算値を概念的に示すグラフである。 図４は、積算値を概念的に示すグラフである。 図５は、一実施形態による蓄電システムの制御方法を概念的に示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明による蓄電システム及び蓄電システムの制御方法に関する実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態に係る蓄電システムは、例えば太陽光または風力などの自然エネルギー（再生可能エネルギー）を利用して生成された電力を蓄えるシステムである。自然エネルギーは天候等によって大きく変動するので、生成される電力量も不安定となる。この蓄電システムは、電力を安定的に供給するため、生成された電力を一旦蓄え（充電し）、必要に応じて出力する（放電する）。この蓄電システムは、例えば家庭、工場、農場等の様々な場所で利用され得る。家庭用の蓄電システムの一例として、家庭用エネルギ管理システム（Home Energy Management System；ＨＥＭＳ）が挙げられる。また、無停電電源装置（Uninterruptible Power Supply；ＵＰＳ）、ピークカット・ピークシフト、或いは電気自動車（Electric Vehicle；ＥＶ）等において利用されることもできる。

図１は、本実施形態に係る蓄電システム１Ａの構成を模式的に示す図である。この蓄電システム１Ａは、内部電力配線２と、複数の蓄電ユニット１０と、一又は複数の発電ユニット２０と、統括コントローラ４とを備えている。

内部電力配線２は、複数の蓄電ユニット１０及び一又は複数の発電ユニット２０に対して共通に設けられた電力配線である。内部電力配線２は、所定周波数（例えば５０Ｈｚ若しくは６０Ｈｚといった商用周波数）の交流電力を伝搬する。内部電力配線２は、例えば家庭、工場、農場等の局地的な区域内に限定的に敷設された配線であって、負荷６と電気的に接続されている。蓄電システム１Ａは、発電ユニット２０により生成された電力、及び蓄電ユニット１０から放電された電力を、内部電力配線２を介して負荷６に供給することができる。負荷とは、電力を消費する１以上の機器または装置の集合であり、例えば、１以上の家庭用または業務用の様々な電気機器の集合である。内部電力配線２は、上記局地的な区域の外部に配設された外部電力系統３と、連係点５を介して電気的に接続される。

発電ユニット２０は、内部電力配線２と電気的に接続され、自然エネルギーを利用して電力を発生する。発電ユニット２０は、発電装置２１及びパワーコンディショニングシステム（Power Conditioning System；ＰＣＳ）２２を有する。発電装置２１は、ＰＣＳ２２を介して内部電力配線２と電気的に接続されており、自然エネルギー（再生可能エネルギー）を利用して電力を生成する。発電装置２１は、例えば太陽光パネル若しくは風力発電設備であって、複数の蓄電ユニット１０から離れて設置されている。ＰＣＳ２２は、発電装置２１に接続された入力端と、内部電力配線２に接続された出力端とを有する。発電装置２１が直流電力を生成する場合、ＰＣＳ２２は、その直流電力を、所定周波数の交流電力に変換して内部電力配線２に提供する。また、発電装置２１が交流電力を生成する場合、ＰＣＳ２２は、その交流電力の周波数を所定周波数に変換して内部電力配線２に提供する。ＰＣＳ２２は、インバータを含んで構成される。

蓄電ユニット１０は、蓄電池１１、バッテリーマネジメントユニット（ＢＭＵ）１２、及びＰＣＳ１３を有する。蓄電池１１は、発電ユニット２０によって生成された電力、及び外部電力系統３から供給された電力を蓄える。蓄電池１１は、所定の容量の電力を蓄積することができ、規定の回数の充放電を行うまで規定の充電能力を維持できる。蓄電池１１は、例えば鉛蓄電池、リチウムイオン電池、及びニッケル亜鉛電池から選択される少なくとも一つの蓄電池である。蓄電池１１は、単一の蓄電池からなってもよいし、複数の蓄電池が互いに直列に接続されて構成されてもよい。ＢＭＵ１２は、蓄電池１１とＰＣＳ１３との間に電気的に接続されている。ＢＭＵ１２は、蓄電池１１に入力もしくは出力される電流の積算値及び蓄電池１１の両端電圧から、蓄電池１１の充電状態（ＳＯＣ）を測定する。ＰＣＳ１３は、蓄電池１１と内部電力配線２との間に電気的に接続されている。ＰＣＳ１３は、本実施形態における充放電制御回路の例であって、後述する統括コントローラ４からの指示に基づき、蓄電池１１の充電および放電を行う。ＰＣＳ１３は、蓄電池１１の電力を内部電力配線２に放電する際、直流電力から所定周波数の交流電力への変換を併せて行う。また、ＰＣＳ１３は、内部電力配線２の電力を蓄電池１１に充電する際、交流電力から直流電力への変換を併せて行う。ＰＣＳ１３は、インバータを含んで構成される。

複数の蓄電ユニット１０には、少なくとも１つの蓄電ユニット１０Ａ（第１の蓄電ユニット）と、少なくとも１つの蓄電ユニット１０Ｂ（第２の蓄電ユニット）とが含まれている。蓄電ユニット１０Ａは、蓄電池１１Ａ（第１の蓄電池）を有する。蓄電池１１Ａは例えば鉛蓄電池である。蓄電ユニット１０Ｂは、蓄電池１１Ａとは種類が異なる蓄電池１１Ｂ（第２の蓄電池）を有する。蓄電池１１Ｂは例えばリチウムイオン電池である。

統括コントローラ４は、各蓄電ユニット１０のＰＣＳ１３の動作（充電動作及び放電動作）を制御する。統括コントローラ４は、負荷６の消費電力が発電ユニット２０の生成電力を上回った場合には、複数の蓄電ユニット１０の中から選択された一又は二以上の蓄電ユニット１０のＰＣＳ１３に放電動作を行わせる。また、統括コントローラ４は、負荷６の消費電力が発電ユニット２０の生成電力を下回った場合には、複数の蓄電ユニット１０の中から選択された一又は二以上の蓄電ユニット１０のＰＣＳ１３に充電動作を行わせる。統括コントローラ４は、ＢＭＵ１２から提供される各蓄電池１１のＳＯＣ値に基づいて、各蓄電ユニット１０のＰＣＳ１３の動作を制御することができる。例えば、統括コントローラ４は、放電動作の際、ＳＯＣ値が所定値を下回る蓄電池１１からは放電させず、充電動作の際、ＳＯＣ値が所定値を下回る蓄電池１１を優先して充電する。発電ユニット２０の電力生成状況に応じて充電および放電の双方が可能なように、蓄電池１１は、満充電状態よりも小さく無充電状態よりも大きい範囲内の半充電状態（Partial SOC）で運用される。従って、通常は蓄電池を満充電にしておき必要なときに放電する非常用の蓄電システムと異なり、通常運用状態では蓄電池１１は満充電とならない。

図２は、各蓄電ユニット１０のＢＭＵ１２の内部構成と、統括コントローラ４の内部構成とを詳細に示すブロック図である。なお、統括コントローラ４及びＢＭＵ１２は、プロセッサ、メモリ、および通信インターフェースを備えるコンピュータ（例えばマイクロコンピュータ）により構成され得る。プロセッサは例えばＣＰＵであり、メモリは例えばフラッシュメモリで構成されるが、統括コントローラ４及びＢＭＵ１２を構成するハードウェア装置の種類はこれらに限定されず、任意に選択されてよい。統括コントローラ４及びＢＭＵ１２の各機能は、プロセッサが、メモリに格納されているプログラムを実行することで実現される。例えば、プロセッサは、メモリから読み出したデータまたは通信インターフェースを介して受信したデータに対して所定の演算を実行し、その演算結果を出力する。あるいは、プロセッサは受信したデータまたは演算結果をメモリに格納する。

各ＢＭＵ１２は、ＳＯＣ測定部１６及び通信インターフェース１７を有する。ＳＯＣ測定部１６は、自らが属する蓄電ユニット１０の蓄電池１１のＳＯＣ値を測定する。ＳＯＣ測定部１６は、ＳＯＣ値の測定結果に関する情報Ｄａを、通信インターフェース１７を介して統括コントローラ４に出力する。

統括コントローラ４は、通信インターフェース４１、積算部４２、及びＰＣＳ制御部４３を有する。通信インターフェース４１は、各蓄電ユニット１０の通信インターフェース１７と、例えば有線もしくは無線のデータ通信方式によって接続されている。積算部４２は、複数の蓄電ユニット１０それぞれの劣化の度合いを示す積算値を管理する。具体的には、積算部４２は、複数の蓄電ユニット１０それぞれに対応する複数の積算値を記憶する記憶領域４２ａを有する。積算値Ｅ_ｍは、下記の数式（１）によって表される。
Ｅ_ｍ＝Ｐ_１＋Ｐ_２＋・・・＋Ｐ_Ｎｍ ・・・（１）
但し、Ｅ_ｍは第ｍ番目（ｍは１からＭまでの整数、Ｍは蓄電ユニット１０の総数）の蓄電ユニット１０の積算値であり、Ｎｍは第ｍ番目の蓄電ユニット１０の充放電回数である。Ｐ_ｎ（ｎは１からＮｍまでの整数）は、当該蓄電ユニット１０における第ｎ回目の充放電の直後に付与される加算値（ポイント）である。加算値Ｐ_ｎは、第ｎ回目の充放電による蓄電池１１の劣化の進行度合いを表す値であり、正の実数、若しくは正の整数である。加算値Ｐ_ｎは、例えば下記の数式（２）によって表される。
Ｐ_ｎ＝Ａ・Ｐ ・・・（２）
但し、Ｐは１回の充放電動作に応じて与えられる基本加算値である。また、Ａは、蓄電池１１の種類、及び蓄電池１１の劣化に寄与する充放電の条件に応じて付与される重みである。このように、加算値Ｐ_ｎは、基本加算値Ｐと重みＡとの積によって与えられる。言い換えると、加算値Ｐ_ｎは、重みＡによる重み付けがなされた値である。重みＡは、充放電の条件が蓄電池１１の劣化を促進させる条件であるほど大きく設定される。また、重みＡは、サイクル回数の多い蓄電池１１ほど小さく設定される。

数式（１）に示されるように、積算部４２は、各蓄電ユニット１０の充放電動作ごとに、重み付けされた加算値Ｐ_ｎを、充放電を行った蓄電ユニット１０の積算値Ｅ_ｍに加算する。ここで、蓄電池１１の種類とは主に、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル亜鉛電池といった蓄電池の方式を指す。なお、同じ方式の蓄電池であっても、その容量及び／または内部構成によって劣化の度合いが異なる場合は、容量若しくは内部構成またはその両方に基づいて更に分類してもよい。また、蓄電池１１の劣化に寄与する充放電の条件には、例えば、当該充放電に要した時間（以下、充放電時間と称する）、当該充放電における充放電レート、及び当該充放電の際の蓄電池の温度のうち少なくとも一つが含まれる。充放電時間は、充放電動作ごとに統括コントローラ４自身がカウントする。

充放電レートとは、電池容量に対する充放電時の電流の相対的な比率である。充放電レートは、蓄電池１１の既知の電池容量と、図示しない電流センサによって計測される充放電時の蓄電池１１の電流とに基づいて、統括コントローラ４若しくはＢＭＵ１２により算出される。統括コントローラ４が充放電レートを算出する場合、蓄電池１１の電流に関する情報が各ＢＭＵ１２から通信インターフェース１７及び４１を介して統括コントローラ４に送られる。また、ＢＭＵ１２が充放電レートを算出する場合、算出された充放電レートの値が各ＢＭＵ１２から通信インターフェース１７及び４１を介して統括コントローラ４に送られる。

蓄電池の温度とは、図示しない温度センサによって計測される充放電時の蓄電池１１の温度を指す。温度センサは、各蓄電ユニット１０のそれぞれに設けられてもよく、複数の蓄電ユニット１０に対して一つのみ設けられてもよい。各蓄電ユニット１０のそれぞれに温度センサが設けられる場合、蓄電池１１の温度に関する情報は各温度センサから各ＢＭＵ１２及び通信インターフェース１７，４１を介して統括コントローラ４に送られる。また、複数の蓄電ユニット１０に対して温度センサが一つのみ設けられる場合、蓄電池１１の温度に関する情報は温度センサから統括コントローラ４に送られる。

以上に鑑みると、数式（２）に示された加算値Ｐ_ｎは、次の数式（３）のように表現されてもよい。
Ｐ_ｎ＝Ｐａ＋Ｐｂ＋Ｐｃ＝Ａ_１・Ｐａ’＋Ａ_２・Ｐｂ’＋Ａ_３・Ｐｃ’ ・・・（３）
但し、Ｐａは充放電時間に応じた加算値であり、Ｐｂは充放電レートに対する加算値であり、Ｐｃは使用温度に対する基本加算値である。また、Ａ_１は充放電時間の重み係数であり、Ａ_２は充放電レートの重み係数であり、Ａ_３は使用温度の重み係数である。また、Ｐａ’は充放電時間基本加算値であり、Ｐｂ’は充放電レート基本加算値であり、Ｐｃ’は使用温度基本加算値である。なお、充放電回数に応じて上記の加算値Ｐ_ｎを修正した下記の加算値Ｐ_ｎ’
Ｐ_ｎ’＝Ａ_０・Ｐ_ｎ ・・・（４）
を加算値Ｐ_ｎの代わりに用いてもよい。Ａ_０は、充放電回数に応じた重み係数である。例えば、重みＡ_０は、使用可能な充放電回数を複数の段階（例えば１０段階）に分類し、充放電回数に応じて設定されてもよい。具体例としては、重みＡ_０の基本値を１とし、充放電回数が最大充放電回数に対して１／１０増加するごとに重みＡ_０を０．１ずつ加算してもよい。

各重み係数Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３は、蓄電池の種類に応じて設定されてもよい。その場合、蓄電システム１Ａ全体に占める容量の割合が最も大きい蓄電池を基準としてもよい。下記の表１は、各重み係数Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３の設定例を示す表である。

各基本加算値Ｐａ’、Ｐｂ’、及びＰｃ’の大きさは、使用条件ごとに異なる複数の段階（例えば１０段階）に分類されてもよい。下記の表２は、各基本加算値Ｐａ’、Ｐｂ’、及びＰｃ’の分類例を示す表である。

例えば、蓄電池Ｙの最大充放電回数が１０００回で、充放電回数が３００回とすると、重みＡ_０は１．３であり、重み係数Ａ_１は１．２であり、重み係数Ａ_２は０．８であり、重み係数Ａ_３は１．５である。そして、表２において、例えば、充放電時間の最大条件に対する割合が２５％であり、充放電レートの最大条件に対する割合が４０％であり、使用温度の最大条件に対する割合が８０％である場合、Ｐａ’＝３０、Ｐｂ’＝２０、Ｐｃ’＝９である。この場合、上記の数式（３）によれば
Ｐ_ｎ＝Ａ_１・Ｐａ’＋Ａ_２・Ｐｂ’＋Ａ_３・Ｐｃ’
＝１．２・３０＋０．８・２０＋１．５・９＝３６＋１６＋１３．５＝６５．５
となる。また、
Ｐ_ｎ’＝Ａ_０・Ｐ_ｎ＝１．３・６５．５＝８５．１５
となる。

ＰＣＳ制御部４３は、充放電が必要になると、通信インターフェース４１を介して各蓄電ユニット１０のＢＭＵ１２からＳＯＣ値を入力し、このＳＯＣ値と、各蓄電ユニット１０の積算値Ｅ_１〜Ｅ_Ｍとに基づいて、充放電を行う一又は二以上の蓄電ユニット１０を決定する。その際、ＰＣＳ制御部４３は、積算値Ｅ_ｍが他より低いものから優先して、充放電を行う蓄電ユニット１０を決定する。或いは、ＰＣＳ制御部４３は、各蓄電ユニット１０の積算値Ｅ_１〜Ｅ_Ｍが均等に近づくように（言い換えると、積算値Ｅ_１〜Ｅ_Ｍの差分が０に近づくように）、充放電を行う蓄電ユニット１０を決定する。

図３及び図４は、積算値Ｅ_１〜Ｅ_Ｍを概念的に示すグラフである。これらの図において、縦軸は積算値の大きさを表し、横軸は蓄電ユニット１０の番号を表す。図３に示されるように、或る充放電の直前には、各蓄電ユニット１０毎に異なる積算値Ｅ_１〜Ｅ_Ｍが積算されている。ＰＣＳ制御部４３は、積算値Ｅ_ｍが低いものから順に一又は二以上の蓄電ユニット１０を選択する（例えば図中の第２番目、第４番目の蓄電ユニット１０）。そして、ＰＣＳ制御部４３は、選択した蓄電ユニット１０に対し、充放電動作を指示する。その後、図４に示されるように、充放電動作を行った蓄電ユニット１０の積算値Ｅ_２，Ｅ_４には、蓄電ユニット１０毎に独立した値Ｐ_Ｎが新たに加算される。

図５は、本実施形態による蓄電システムの制御方法を概念的に示す図である。同図に示されるように、まず、各蓄電ユニット１０毎に積算値Ｅ_１〜Ｅ_Ｍを用意する（ステップＳ１１）。次に、各蓄電ユニット１０の充放電を行い（ステップＳ１２）、その直後に、蓄電池１１の種類、及び蓄電池１１の劣化に寄与する充放電の条件に応じて重み付けされた加算値Ｐ_Ｎを、充放電を行った蓄電ユニット１０の積算値Ｅ_ｍに加算する（ステップＳ１３）。そして、積算値Ｅ_ｍが他より低いものから優先して、次の充放電を行う蓄電ユニット１０を決定するか、或いは、各蓄電ユニット１０の積算値Ｅ_１〜Ｅ_Ｍが均等に近づくように、次の充放電を行う蓄電ユニット１０を決定する（ステップＳ１４）。その後、再び各蓄電ユニット１０の充放電を行う（ステップＳ１２）。以上のステップＳ１２〜Ｓ１４を繰り返し行う。

以上に説明した本実施形態による蓄電システム１Ａ及び蓄電システムの制御方法によって得られる効果について説明する。この蓄電システム１Ａ及び蓄電システムの制御方法では、各蓄電ユニット１０の充放電動作ごとに、蓄電池１１の種類、及び蓄電池１１の劣化に寄与する充放電の条件に応じて重み付けされた加算値Ｐ_Ｎを、充放電を行った蓄電ユニット１０の積算値Ｅ_ｍに加算する。各蓄電ユニット１０の充放電動作ごとに積算値Ｅ_ｍを加算するので、充放電回数が多くなるほど積算値Ｅ_ｍは大きくなる。また、加算値Ｐ_Ｎは、蓄電池１１の劣化に寄与する充放電の条件に応じて重み付けされているので、各回毎の充放電条件が異なる場合であっても、各回毎の劣化の進行分を精度良く反映した加算値Ｐ_Ｎを設定することができる。また、蓄電池１１の寿命は蓄電池１１の種類によって異なり、更に、充放電条件が同じであっても蓄電池１１の種類によって劣化の進行分は異なるが、蓄電池１１の種類に応じて加算値Ｐ_Ｎが更に重み付けされているので、蓄電システム１Ａが複数の種類の蓄電池１１を備える場合であっても、各蓄電池１１の劣化の進行分を精度良く反映した加算値Ｐ_Ｎを設定することができる。従って、積算値Ｅ_１〜Ｅ_Ｍに基づいて各蓄電池１１の劣化の度合い（残存寿命）を精度良く且つ容易に評価することができる。また、積算値Ｅ_ｍに加算するタイミングを充放電の直後とすることにより、常に最新の劣化状況を把握することができる。

そして、次の充放電を行う際には、積算値Ｅ_ｍが他より低いものから優先して、充放電を行う蓄電ユニット１０を決定するか、または、各蓄電ユニット１０の積算値Ｅ_１〜Ｅ_Ｍが均等に近づくように、充放電を行う蓄電ユニット１０を決定する。これにより、各蓄電池１１の劣化度合いを精度良く評価しつつ劣化の少ない蓄電池１１を優先して充放電を行うことができるので、複数の蓄電池１１間における劣化度合いのばらつきを効果的に低減することができる。従って、蓄電池１１の残存寿命のばらつきを抑制して、複数の蓄電池１１のメンテナンスのタイミングを揃えることができるので、蓄電システム１Ａのメンテナンス回数を低減し、運転効率（稼働率）を向上することができる。

また、本実施形態においては、充放電の条件が増えた場合であっても、重み付けに関するデータ量が条件の増分に比例して増えるに過ぎない。従って、パラメータの種類が増える毎にテーブルの規模が指数関数的に増大する特許文献１に記載された装置と比較して、統括コントローラ４の負荷を低減することができる。

また、本実施形態のように、充放電の条件には、当該充放電に要した時間、当該充放電における充放電レート、及び当該充放電の際の蓄電池１１の温度のうち少なくとも一つが含まれてもよい。これらの条件は、蓄電池１１の劣化に大きく影響する。従って、各蓄電池１１の劣化の度合いを精度良く反映した加算値Ｐ_Ｎを設定することができる。

また、本実施形態のように、蓄電池１１Ａは鉛蓄電池であり、蓄電池１１Ｂはリチウムイオン電池であってもよい。鉛蓄電池とリチウムイオン電池とでは、寿命が大きく異なり、また充放電条件が同じであっても劣化の度合いが大きく異なる。本実施形態の蓄電システム１Ａ及び制御方法は、このような場合に特に適している。

また、本実施形態のように、発電装置２１は自然エネルギーを利用して電力を発生してもよい。近年、環境負荷を軽減するために、再生可能な自然エネルギーを利用して発電を行うシステム（太陽光発電、風力発電等）が増加している。しかし、このようなシステムは環境変化の影響を受け易く、発電量の変動が大きくなり易い。この問題を解決するために、発電装置２１が接続された内部電力配線２に複数の蓄電池１１を並列に接続し、発電量に応じて充放電を行うことによって電力系統の安定化を図ることがある。このような場合に、本実施形態の蓄電システム１Ａ及び制御方法によれば、複数の蓄電池１１間における劣化度合いのばらつきを効果的に低減することができる。

（変形例）
上述した実施形態では重みＡとして、重みＡ_０、充放電時間に対応する重みＡ_１、充放電レートに対応する重みＡ_２、及び蓄電池の温度に対応する重みＡ_３の和若しくは積を例示したが、蓄電池の使用用途によって蓄電池の運用方法が異なる場合には、重みＡ_１〜Ａ_３に対して用途に応じた重みを更に付加してもよい。

例えば、発電装置２１の出力が例えば太陽光発電のように天候等により変動する場合、安定した電力を内部電力配線２に供給するために、充放電時間及び充放電レートが大きく変動することが想定される。また、蓄電ユニット１０を屋外に設置する場合、天候等により使用環境温度が大きく変動することが想定される。これらに鑑み、下記の数式（５）のように、用途による重み付け係数Ｂ_１〜Ｂ_３を更に付加してもよい。なお、下記のＢ_１〜Ｂ_３は、例えばＢ_２＞Ｂ_１＞Ｂ_３といった大小関係を有してもよい。
Ｐ_ｎ＝Ｂ_１・Ｐａ＋Ｂ_２・Ｐｂ＋Ｂ_３・Ｐｃ
＝Ｂ_１・Ａ_１・Ｐａ’＋Ｂ_２・Ａ_２・Ｐｂ’＋Ｂ_３・Ａ_３・Ｐｃ’ ・・・（５）
例えば、各重み付け係数Ｂ_１，Ｂ_２，Ｂ_３は、蓄電池の定格仕様を基準として、下記の表３のように用途毎に設定される。

表１ないし表３に基づけば、ＵＰＳ用途における蓄電池Ｙにおいて、充放電時間の最大条件に対する割合が２５％であり、充放電レートの最大条件に対する割合が４０％であり、使用温度の最大条件に対する割合が８０％である場合、加算値Ｐ_ｎは、
Ｐ_ｎ＝１．７・３６＋２・１６＋１．２・１３．５＝６１．２＋３２＋１６．２＝１０９．４
として算出される。また、蓄電池Ｙの最大充放電回数が１０００回で、充放電回数が３００回とすると、
Ｐ_ｎ’＝Ａ_０・Ｐ_ｎ＝１．３・１０９．４＝１４２．２２
となる。

このような方式によれば、蓄電池の使用用途によって蓄電池の運用方法が異なる場合であっても、各蓄電池の劣化の度合いをより精度良く評価することができる。

本発明による蓄電システムは、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では内部電力配線２に外部電力系統３及び発電装置２１が接続されているが、内部電力配線２は、外部電力系統３及び発電装置２１のうち少なくとも一方に接続されてもよい。また、上記実施形態では、蓄電池１１の劣化に寄与する充放電の条件として充放電時間、充放電レート、及び蓄電池１１の温度を例示したが、これらに限られず、蓄電池１１の劣化に寄与する他の様々な充放電の条件を重みＡに加味してもよい。また、上記実施形態では蓄電池１１の種類として鉛蓄電池、リチウムイオン電池、及びニッケル亜鉛電池を例示したが、蓄電池１１の種類としてはこの他にも様々なものを適用することができる。

１Ａ…蓄電システム、２…内部電力配線、３…外部電力系統、４…統括コントローラ、５…連係点、６…負荷、１０…蓄電ユニット、１１…蓄電池、１２…バッテリーマネジメントユニット（ＢＭＵ）、１３，２２…パワーコンディショニングシステム（ＰＣＳ）、１６…ＳＯＣ測定部、１７，４１…通信インターフェース、２０…発電ユニット、２１…発電装置、４２…積算部、４３…ＰＣＳ制御部。

Claims (7)

1. 外部電力系統及び発電装置のうち少なくとも一方並びに負荷に接続される電力配線と、
   蓄電池、及び、前記蓄電池と前記電力配線との間に電気的に接続され前記蓄電池の充放電を行う充放電制御回路を有する複数の蓄電ユニットと、
   前記複数の蓄電ユニットの前記充放電制御回路の動作を制御する統括コントローラと、
   を備え、
   前記複数の蓄電ユニットには、第１の前記蓄電池を有する第１の前記蓄電ユニットと、前記第１の蓄電池とは種類が異なる第２の前記蓄電池を有する第２の前記蓄電ユニットとが含まれ、
   前記統括コントローラは、各蓄電ユニット毎の積算値を記憶する記憶領域を有し、各蓄電ユニットの充放電動作ごとに、蓄電池の種類、及び蓄電池の劣化に寄与する充放電の条件に応じて重み付けされた加算値を、充放電を行った前記蓄電ユニットの前記積算値に加算し、
   前記統括コントローラは、前記積算値が他より低いものから優先して、充放電を行う前記蓄電ユニットを決定する、蓄電システム。
2. 外部電力系統及び発電装置のうち少なくとも一方並びに負荷に接続される電力配線と、
   蓄電池、及び、前記蓄電池と前記電力配線との間に電気的に接続され前記蓄電池の充放電を行う充放電制御回路を有する複数の蓄電ユニットと、
   前記複数の蓄電ユニットの前記充放電制御回路の動作を制御する統括コントローラと、
   を備え、
   前記複数の蓄電ユニットには、第１の前記蓄電池を有する第１の前記蓄電ユニットと、前記第１の蓄電池とは種類が異なる第２の前記蓄電池を有する第２の前記蓄電ユニットとが含まれ、
   前記統括コントローラは、各蓄電ユニット毎の積算値を記憶する記憶領域を有し、各蓄電ユニットの充放電動作ごとに、蓄電池の種類、及び蓄電池の劣化に寄与する充放電の条件に応じて重み付けされた加算値を、充放電を行った前記蓄電ユニットの前記積算値に加算し、
   前記統括コントローラは、各蓄電ユニットの前記積算値が均等に近づくように、次の充放電を行う前記蓄電ユニットを決定する、蓄電システム。
3. 前記充放電の条件には、当該充放電に要した時間、当該充放電における充放電レート、及び当該充放電の際の蓄電池の温度のうち少なくとも一つが含まれる、請求項１または２に記載の蓄電システム。
4. 前記第１の蓄電池は鉛蓄電池であり、前記第２の蓄電池はリチウムイオン電池である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電システム。
5. 前記発電装置は自然エネルギーを利用して電力を発生する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電システム。
6. 外部電力系統及び発電装置のうち少なくとも一方並びに負荷に接続される電力配線と、
   蓄電池、及び、前記蓄電池と前記電力配線との間に電気的に接続され前記蓄電池の充放電を行う充放電制御回路を有する複数の蓄電ユニットと、
   前記複数の蓄電ユニットの前記充放電制御回路の動作を制御する統括コントローラと、
   を備える蓄電システムの制御方法であって、
   前記複数の蓄電ユニットには、第１の前記蓄電池を有する第１の前記蓄電ユニットと、前記第１の蓄電池とは種類が異なる第２の前記蓄電池を有する第２の前記蓄電ユニットとが含まれ、
   各蓄電ユニット毎に積算値を用意し、各蓄電ユニットの充放電動作ごとに、蓄電池の種類、及び蓄電池の劣化に寄与する充放電の条件に応じて重み付けされた加算値を、充放電を行った前記蓄電ユニットの前記積算値に加算し、前記積算値が他より低いものから優先して、充放電を行う前記蓄電ユニットを決定する、蓄電システムの制御方法。
7. 外部電力系統及び発電装置のうち少なくとも一方並びに負荷に接続される電力配線と、
   蓄電池、及び、前記蓄電池と前記電力配線との間に電気的に接続され前記蓄電池の充放電を行う充放電制御回路を有する複数の蓄電ユニットと、
   前記複数の蓄電ユニットの前記充放電制御回路の動作を制御する統括コントローラと、
   を備える蓄電システムの制御方法であって、
   前記複数の蓄電ユニットには、第１の前記蓄電池を有する第１の前記蓄電ユニットと、前記第１の蓄電池とは種類が異なる第２の前記蓄電池を有する第２の前記蓄電ユニットとが含まれ、
   各蓄電ユニット毎に積算値を用意し、各蓄電ユニットの充放電動作ごとに、蓄電池の種類、及び蓄電池の劣化に寄与する充放電の条件に応じて重み付けされた加算値を、充放電を行った前記蓄電ユニットの前記積算値に加算し、各蓄電ユニットの前記積算値が均等に近づくように、次の充放電を行う前記蓄電ユニットを決定する、蓄電システムの制御方法。

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