JP2021125912A - 電池制御装置、エネルギーマネジメントシステム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池の動作制御の柔軟性を確保しつつ、蓄電池の劣化を抑制することができる、電池制御技術を提供する。
【解決手段】電池制御装置は、第１時刻において蓄電池が格納している第１電力量に対して残量係数を乗算した結果にしたがって得られる第２電力量を蓄電池が第２時刻において格納するように、蓄電池の充放電を制御する。電池制御装置は、蓄電池の活性化エネルギー範囲に対応する充電率範囲を、残量係数の許容範囲として用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電池の充放電動作を制御する技術に関するものである。

電力システムには様々な電気設備が接続されており、各設備が生成または消費する電力エネルギーがバランスしている必要がある。各設備の運用を最適化するためには、そのバランスを制約条件として最適化問題を解く必要がある。最適化問題を解くプロセスにおいては、制約条件を数式によって記述し、その数式を充足するように、最適解を探索することになる。

電力システム内に配置された蓄電池の制約条件の数式は、一般に下記式１と式２によって表される。式１は昼間の制約条件であり、式２は夜間の制約条件である。Ｑｐは畜電池が格納している電気エネルギー（ｋＷｈ）、α＿ｐはＴ時間後における蓄電池の充電率（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）を規定する残量係数、Ｐｉは蓄電池に対して充電される電力の時間平均（ｋＷ）、Ｐｏは蓄電池から放電される電力の時間平均（ｋＷ）、である。

Ｑｐ（１）＝α＿ｐ×Ｑｐ（２）＋Ｔ×｛Ｐｉ（１）−Ｐｏ（１）｝ （式１）
Ｑｐ（２）＝α＿ｐ×Ｑｐ（１）＋Ｔ×｛Ｐｉ（２）−Ｐｏ（２）｝ （式２）

下記非特許文献１は、蓄電池の寿命サイクルにわたる性能劣化について記載している。同文献によれば、蓄電池の性能を維持するためには、最適動作範囲内で蓄電池を動作させることが望ましいとされている（Ａｂｓｔｒａｃｔ参照）。

Journal of The Electrochemical Society, 161 (3) A336-A341 (2014)

従来の最適化方法において、α＿ｐは固定値にセットされる。すなわち、時間間隔Ｔ経過後において蓄電池が格納している電気エネルギーがα＿ｐとなるように、蓄電池の充放電が制御される。したがって時間間隔Ｔが経過するごとに、蓄電池が格納しているエネルギーがα＿ｐとなるように、蓄電池を充放電させる必要がある。これにより蓄電池の動作柔軟性が損なわれる。

非特許文献１が示唆しているように、ある程度幅のある範囲内で蓄電池を動作させることにより、蓄電池の動作柔軟性を確保しつつ蓄電池の劣化を抑制できる可能性がある。しかしその動作範囲をどのように定めるべきかについては、非特許文献１からは必ずしも明らかではない。また蓄電池は状態によってＳＯＣの最適範囲が変わり、加速試験を実施する必要がある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、蓄電池の動作制御の柔軟性を確保しつつ、蓄電池の劣化を抑制することができる、電池制御技術を提供することを目的とする。

本発明に係る電池制御装置は、第１時刻において蓄電池が格納している第１電力量に対して残量係数を乗算した結果にしたがって得られる第２電力量を、前記蓄電池が第２時刻において格納するように、前記蓄電池を制御する。前記電池制御装置は、前記蓄電池の活性化エネルギー範囲に対応する充電率範囲を、前記残量係数の許容範囲として用いる。

本発明に係る電池制御装置によれば、蓄電池の動作制御の柔軟性を確保しつつ、蓄電池の劣化を抑制することができる。本発明のその他特徴、構成、利点などについては、以下の詳細説明を参照することによって明らかになる。

電力システム内に配置されている電気設備の例である。 蓄電池の残容量の経時変化を示すグラフである。 実施形態１に係る電池制御装置１００の構成図である。 ＳＯＨの経時変化を実測した結果を示すグラフである。 式３にしたがって求めたＥａのアレニウスプロットの例である。 アレニウスプロット上でＥａの範囲を設定する様子を示す図である。 アイリングプロットの例である。 アイリングプロットにしたがってＰｉ−Ｐｏを制約する様子を示す図である。 実施形態３に係るエネルギーマネジメントシステム１０の構成図である。 エネルギーマネジメントシステム１０が提供するユーザインターフェース１１の例である。

＜実施の形態１＞
図１は、電力システム内に配置されている電気設備の例である。電気エネルギーを生成する設備、電気エネルギーを消費する設備、熱エネルギーを生成する設備、熱エネルギーを消費する設備が、混在している。本実施形態１においては、式１と式２を充足するように蓄電池を制御する手法について検討する。したがって蓄電池以外の設備については省略する。

図２は、蓄電池の残容量の経時変化を示すグラフである。α＿ｐが固定値である場合、時間間隔Ｔが経過するごとに、蓄電池の残容量は、満充電（＝１）に対して残量係数α＿ｐを乗算した値となる必要がある。これにより蓄電池の動作柔軟性が損なわれる。そこで本発明の実施形態１においては、α＿ｐがある程度の幅を有するように蓄電池を制御する手法を提供する。

図３は、本実施形態１に係る電池制御装置１００の構成図である。電池制御装置１００は、蓄電池２００の充放電動作を制御する装置である。蓄電池２００は、バッテリセル２１０に対して電気エネルギーを充電し、またはバッテリセル２１０が格納している電気エネルギーを放電する電池である。バッテリ管理部２２０は各バッテリセル２１０（または蓄電池２００全体）の状態を取得し、電池制御装置１００へ通知する。例えば充電状態（ＳＯＣ）、劣化状態（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ：ＳＯＨ）、出力電圧、出力電流、活性化エネルギーなどの状態を取得することができる。

電池制御装置１００は、制御部１１０、記憶部１２０を備える。制御部１１０は、蓄電池２００の状態にしたがって、蓄電池２００の動作を制御する。制御命令はバッテリ管理部２２０を介して実行される。記憶部１２０は、制御部１１０が使用するデータなどを格納する記憶装置である。例えば後述するアレニウスプロットやアイリングプロットなどを記述したデータを格納することができる。

電池制御装置１００と蓄電池２００は、ネットワーク３００を介して接続されている。ネットワーク３００としては、電池制御装置１００と蓄電池２００との間の位置関係に応じて適当な通信ネットワークを用いることができる。例えば両装置が同じ場所に設置されているのであれば、ネットワーク３００は電気通信線などによって構成できる。電池制御装置１００が遠隔地から蓄電池２００を制御する場合は、インターネットなどの通信ネットワークによってネットワーク３００を構成できる。その他適当な通信ネットワークを用いてもよい。

＜実施の形態１：残量係数の範囲について＞
残量係数α＿ｐを固定値ではなくある程度の範囲を有する値として用いる場合、時間間隔Ｔが経過するごとに蓄電池が格納している電気エネルギーがある程度の範囲を有することになる。これは図２において、時間間隔Ｔごとの残容量（ＳＯＣ）がある程度の幅を有していることに相当する。したがって時間間隔Ｔごとにその範囲内のＳＯＣとなるように、蓄電池の充放電動作を制御すればよいことになる。

ただし同じ値のＳＯＣを確保しようとする場合であっても、蓄電池の劣化状態（ＳＯＨ）によって、蓄電池に対して与えるべき充電エネルギーは異なる。そこで本実施形態１においては、ＳＯＣとＳＯＨとの間の関係をアレニウスの式にしたがって特定し、ＳＯＨの値ごとにＳＯＣの範囲を設定することとした。

図４は、ＳＯＨの経時変化を実測した結果を示すグラフである。図４においては記載の便宜上、２つのＳＯＣ値について劣化曲線をそれぞれ示した。さらに各ＳＯＣ値について、最大平均動作温度Ｔ１と最小平均動作温度Ｔ２それぞれの劣化曲線を示した。したがって図４においては、４つの劣化曲線を示している。

アレニウスの式は、下記式３で表される。Ｅａは蓄電池の活性化エネルギー、ＡＦは加速係数、ｋはボルツマン定数、Ｌ１は温度Ｔ２においてあるＳＯＨ（図４においては９７％）に到達するまでに要する時間、Ｌ２は温度Ｔ１において同じＳＯＨ（図４においては９７％）に到達するまでに要する時間である。式３にしたがって、ＳＯＣの値ごとにＥａを求めることができる。

図５は、式３にしたがって求めたＥａのアレニウスプロットの例である。ＳＯＣとＳＯＨの組み合わせごとに、図４に示す実測結果と式３を用いてＥａを計算すると、図５のようなプロットを得ることができる。プロットを直線近似することにより、ＳＯＣの値ごとに図５のような直線を得ることができる。

図５においては４つのＳＯＣ値についてプロットを示した。これらＳＯＣ値の間隙部分（例えばＳＯＣ＝３０％など）についても実測結果から取得することが望ましいが、補間演算などによって間隙部分を補充してもよい。あるいは理論計算式によって間隙部分を補充してもよい。

図６は、アレニウスプロット上でＥａの範囲を設定する様子を示す図である。ここでは図５と同じプロットを示した。蓄電池２００が劣化する（ＳＯＨが低下する）のにともなって、必要な活性化エネルギーＥａは増加する。このＳＯＨとＥａとの間の関係は、ＳＯＣごとに異なる。したがって、時間間隔Ｔごとに確保すべきＳＯＣ範囲は、現在のＳＯＨ値によって異なることになる。そこで本実施形態１においては、ＳＯＨ値ごとに、適切なＳＯＣ範囲を定めることとした。適切なＳＯＣ範囲をどのように定めるかについて、以下さらに説明する。

蓄電池２００の故障率は運用期間にしたがって変化する。運用期間に対する故障率の経時変化を表す故障率曲線は、初期故障期／偶発故障期／摩耗故障期の３ステージに区分される。蓄電池２００を安定運用できるのは偶発故障期であるから、偶発故障期における活性化エネルギーの特性に適合するように、蓄電池２００の充放電動作を制御することが望ましいと考えられる。そこで本実施形態１においては、偶発故障期において必要な活性化エネルギーの範囲をあらかじめ特定しておき、図６のプロット上においてその活性化エネルギー範囲に対応するＳＯＣ範囲内で、蓄電池２００を充放電させる。

本発明者等は、蓄電池２００の偶発故障期において、活性化エネルギーがある範囲内に収まることを見出した。この範囲は蓄電池２００の仕様ごとに異なるので、例えばあらかじめ実測によりその範囲を特定しておくことができる。図６上段においては、Ｅａ＝０．３〜０．６ｅＶを偶発故障期における活性化エネルギー範囲としてセットしたが、これに限るものではない。

活性化エネルギー範囲は、図６上段におけるＳＯＣ範囲に対応している。例えばＳＯＨ＝９８．５％のとき、Ｅａ＝０．３〜０．６ｅＶは、ＳＯＣ＝８５％〜５０％に対応している。同様にＳＯＨ＝９９．５％のとき、Ｅａ＝０．３〜０．６ｅＶは、ＳＯＣ＝７５％〜３０％に対応している。ＳＯＨがいずれの値であっても、偶発故障期における活性化エネルギー範囲は同じであるので、図６上段の横方向の点線に示すように、同じ活性化エネルギー範囲を、各ＳＯＨ値において用いることになる。

偶発故障期における活性化エネルギーの範囲は、以下のように説明することもできる。図６上段に示すように、ＳＯＣが低下するのにともなって、ＳＯＨに対する活性化エネルギーの傾き（図６上段における直線の傾き）が単調変化する。蓄電池２００の偶発故障期において、ＳＯＨに対する活性化エネルギーの傾きは、ある範囲内に収まる。したがって、偶発故障期における傾きの範囲内に収まるように活性化エネルギー範囲をセットすることは、ＳＯＣ範囲をセットすることと等価である。この傾き範囲は蓄電池２００の仕様ごとに異なるので、例えばあらかじめ実測によりその範囲を特定しておくことができる。

図６上段に示す手法により、活性化エネルギー範囲に対応するＳＯＣ範囲をＳＯＨ値ごとに求めることができる。したがって制御部１１０は、蓄電池２００の現在のＳＯＨ値を取得し、そのＳＯＨ値に対応する活性化エネルギー範囲をセットし、さらにその活性化エネルギー範囲に対応するＳＯＣ範囲を、図６上段に示す関係から特定する。これにより図６下段に示すように、現在のＳＯＨ値に対応するＳＯＣ範囲を求めることができる。

制御部１１０は、蓄電池２００のＳＯＣがそのＳＯＣ範囲内に収まるように充放電動作を制御することにより、時間間隔Ｔが経過するごとのＳＯＣ値をそのＳＯＣ範囲内に収めることができる。これは式１と式２におけるα＿ｐをそのＳＯＣ範囲内に収めることに相当する。したがって制御部１１０は、α＿ｐを固定値ではなくそのＳＯＣ範囲と同じ許容範囲を有する範囲値として取り扱うことができる。

＜実施の形態１：まとめ＞
本実施形態１に係る電池制御装置１００は、式１と式２にしたがって蓄電池２００の充放電動作を制御し、かつあらかじめ定めた活性化エネルギー範囲に対応するＳＯＣ範囲をα＿ｐの許容範囲として用いる。これにより、従来は固定値として取り扱っていたα＿ｐを範囲値として取り扱うことができるので、蓄電池２００の残容量を時間間隔Ｔ経過ごとに固定値に揃える必要がなくなり、蓄電池２００の動作柔軟性が向上する。またＳＯＣを固定値に揃えるために充放電を無理矢理実施する必要がなくなるので、蓄電池２００の摩耗進行を抑制することができる。

本実施形態１に係る電池制御装置１００は、蓄電池２００の現在のＳＯＨを取得し、そのＳＯＨ値に対応する活性化エネルギー範囲を求め、その活性化エネルギー範囲に対応するＳＯＣ範囲を、アレニウスプロットにしたがって特定する。これにより、アレニウスモデルに準じたＳＯＨと活性化エネルギーの対応関係にしたがって、理論的に適切なＳＯＣ範囲を特定することができる。

本実施形態１に係る電池制御装置１００は、（ａ）活性化エネルギー範囲、または、（ｂ）ＳＯＨに対する活性化エネルギーの傾きが、蓄電池２００の偶発故障期におけるものの範囲内となるように、活性化エネルギー範囲をセットする。これにより、偶発故障期に対応する活性化エネルギー特性の範囲内で蓄電池２００を運用することができるので、蓄電池２００の摩耗進行を抑制しつつ、蓄電池２００の動作柔軟性を向上させることができる。

＜実施の形態２＞
式１と式２で説明した従来の最適化方法において、Ｐｉ−Ｐｏの範囲は制約されておらず、自由に変化する変数として規定されている。しかしＰｉ−Ｐｏがあまり広範囲に変化すると、蓄電池を摩耗させてしまう。広範囲の充放電エネルギー（Ｐｉ−Ｐｏ）に応じて蓄電池が制約条件を満たすためには、同様に広範囲にわたって蓄電池を充放電制御しなければならないからである。そこで本発明の実施形態２では、実施形態１で説明した制約条件において、Ｐｉ−Ｐｏの範囲を制限する手法について説明する。電池制御装置１００の構成は実施形態１と同じであるので、以下ではＰｉ−Ｐｏについて主に説明する。

蓄電池２００を充放電させることにより、蓄電池２００の温度差が生じる。平均動作温度を一定に維持しながら充放電を繰り返すことにより、蓄電池に対して温度差負荷を与えることになる。温度差負荷を繰り返し与えると、ＳＯＨが次第に低下する。アイリングモデルによれば、繰り返し与える温度差と寿命サイクル数との間の関係は、下記式４によって表すことができる。Ｎは寿命サイクル数（ＳＯＨがある下限値まで低下するに至る充放電サイクル数）、Ａは定数、ΔＴは与える温度差、ｎは温度差係数である。

Ｎ＝Ａ（ΔＴ）^−ｎ （式４）

図７は、アイリングプロットの例である。温度差ΔＴは、蓄電池２００を充放電させることにより生じさせることができる。これを温度差加速試験において蓄電池２００に対して与える温度差ΔＴとして取り扱うことができる。したがって温度差加速試験を実施する過程において、ΔＴと（Ｐｉ−Ｐｏ）との間の対応関係を得ることができる。すなわち温度差加速試験を介して、アイリングプロットを得るとともに、各ΔＴに対応する（Ｐｉ−Ｐｏ）を得ることができる。制御部１１０は、最大平均動作温度Ｔ１と最小平均動作温度Ｔ２それぞれについて、この対応関係とアイリングプロットを取得する。

図８は、アイリングプロットにしたがってＰｉ−Ｐｏを制約する様子を示す図である。蓄電池２００は、最大平均動作温度Ｔ１と最小平均動作温度Ｔ２との間の範囲内で動作する。すなわちアイリングプロット上においても、蓄電池２００は温度Ｔ１とＴ２の間で動作する必要がある。このことを利用して、蓄電池２００が動作すべきアイリングプロット上の範囲を指定することができる。具体的には図８に示すように、温度Ｔ１に対応するアイリングプロットと温度Ｔ２に対応するアイリングプロットによって挟まれる領域内に収まるように、蓄電池２００の充放電を制御する。

温度差加速試験の結果にしたがって、温度差ΔＴと（Ｐｉ−Ｐｏ）は相互に変換することができる。したがって、図８の斜線部分の範囲内に収まるように蓄電池２００を動作させることは、対応する（Ｐｉ−Ｐｏ）の範囲内で蓄電池２００を動作させることに相当する。（Ｐｉ−Ｐｏ）をこの範囲内に収めることにより、最大平均動作温度Ｔ１と最小平均動作温度Ｔ２との間の範囲内に相当する動作範囲内で、蓄電池２００を動作させることができる。

図８の×マークが示すポイントは、縦軸（寿命充放電サイクル数Ｎの対数値）が８．１程度であり、斜線領域上においてこれに対応する横軸（温度差ΔＴの対数値）の上限値は１．３程度である。したがって蓄電池２００に対して与えることが許容される温度差ΔＴもこれ以下に抑える必要がある。制御部１１０は、蓄電池２００の現在の充放電サイクル数を取得し、その充放電サイクル数において許容される許容温度差を図８の斜線部分にしたがって取得し、蓄電池２００に対して与える温度差がその許容温度差の範囲内に収まるように、充放電動作を制御する。

＜実施の形態２：まとめ＞
本実施形態２に係る電池制御装置１００は、蓄電池２００に対して与えることが許容される許容温度差を、温度差寿命曲線にしたがって特定し、その許容温度差を（Ｐｉ−Ｐｏ）（蓄電池２００に対する充電電力と蓄電池２００からの放電電力との間の差分）に変換する。これにより（Ｐｉ−Ｐｏ）を、許容温度差に対応する範囲内に抑制することができる。したがって従来は何ら制約されていなかった（Ｐｉ−Ｐｏ）を、合理的な範囲内に抑制することができる。

本実施形態２に係る電池制御装置１００は、最大平均動作温度Ｔ１と最小平均動作温度Ｔ２それぞれについてアイリングプロットを取得し、これら２つのプロットによって挟まれる領域内にΔＴが収まるように、蓄電池２００の充放電を制御する。これにより、Ｔ１とＴ２との間の範囲内で、（Ｐｉ−Ｐｏ）を合理的に抑制することができる。

＜実施の形態３＞
図９は、本発明の実施形態３に係るエネルギーマネジメントシステム１０の構成図である。エネルギーマネジメントシステム１０は、（ａ）電力を生成する発電設備、（ｂ）電力を消費する電力消費設備、（ｃ）熱を生成する発熱設備、（ｄ）熱を消費する熱消費設備、のうち少なくともいずれかを非制御機器として制御する第２制御装置を備える。ここでは図１と同じ電力システムを例として用いた。

電池制御装置１００は、実施形態１〜２で説明したものであり、蓄電池２００を制御する。第２制御装置４０１は、発電設備を制御する。ここでは太陽電池（ＰＶ）を制御する例を示した。第２制御装置４０２は、電力消費設備を制御する。第２制御装置４０３は、発熱設備を制御する。ここではコジェネレーションシステムとボイラーを制御する例を示した。第２制御装置４０４は、熱消費設備と蓄熱槽を制御する。

電池制御装置１００と各第２制御装置４０１〜４０４は、直接的に制御する設備の制約条件にしたがって、各設備の動作を制御する。制約条件のうち一部は蓄電池２００の式１と式２である。その他設備もそれぞれに固有の制約条件を有する。各制御装置は、制約条件を充足するようにそれぞれ制御動作を実施することに加えて、その制約条件を充足する範囲内において、エネルギーマネジメントシステム１０全体が最適化されるように制御動作を実施する。ここでいう最適化の例としては、各設備の運用コストが最小となるようにすることであるが、これに限るものではない。エネルギーマネジメントシステム１０全体の最適化は、例えばいずれかの制御装置が実施してもよいし、エネルギーマネジメントシステム１０全体を最適化する別の制御装置を設けてもよい。

制約条件の１つとして、蓄電池２００が格納することができる電気エネルギーの容量（最大容量）を用いることができる。蓄電池２００の最大容量によって、その他設備が生成または消費することができるエネルギー量が異なるからである。蓄電池２００の最大容量は、蓄電池２００の劣化にともなって低下するので、エネルギーマネジメントシステム１０を運用開始するときセットした最適化条件は、蓄電池２００の劣化にともなって、必ずしも最適ではないことになる。蓄電池２００の容量変化にともなって最適化条件を逐一算出するのは、演算負荷が大きい。本発明に係る電池制御装置１００は、蓄電池２００の劣化を抑制しつつ動作柔軟性を確保できるので、運用開始時点における蓄電池２００の容量を前提として定めた最適化条件を、長期間にわたって維持することができる。蓄電池２００の劣化進行が抑制されているからである。

図１０は、エネルギーマネジメントシステム１０が提供するユーザインターフェース１１の例である。蓄電池２００の活性化エネルギーは、図６で説明した範囲内に収める必要がある。電池制御装置１００は、蓄電池２００の現在のＳＯＨと活性化エネルギーを取得し、取得した活性化エネルギーが現在のＳＯＨ値に対応する適切な活性化エネルギー範囲内に収まっていない場合、ユーザインターフェース１１はその旨のアラートを提示することができる。図１０においては、×マークがそのことを表している例を示した。その他設備についても同様に、各設備の状態や制約条件違反などをユーザインターフェース１１上で提示することができる。

＜本発明の変形例について＞
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

以上の実施形態において、活性化エネルギー範囲（図６における０．３ｅＶ〜０．６ｅＶ）は、例えばあらかじめ実測により求めた値をＳＯＨ値ごとに記憶部１２０に格納しておき、制御部１１０はその値を読み出し、これを用いて蓄電池２００を制御することができる。したがって制御部１１０は、制御動作を実施するごとに図４から図６に至る過程を都度実施する必要はない。同様に図８で説明した温度Ｔ１とＴ２におけるアイリングプロット（またはこれら２つのプロットによって挟まれる領域を定義する値）もあらかじめ記憶部１２０に格納しておき、制御部１１０はその値を読み出して蓄電池２００を制御することができる。

以上の実施形態において、温度差加速試験の結果にしたがって、温度差ΔＴと（Ｐｉ−Ｐｏ）を相互変換することを説明したが、その他適当な手法によってこれらを相互変換してもよい。例えば温度差ΔＴと（Ｐｉ−Ｐｏ）の関係を表す計算式をあらかじめ求めておき、その計算式にしたがって相互変換することができる。その他適当な手法を用いてもよい。

以上の実施形態において、制御部１１０は、その機能を実装した回路デバイスなどのハードウェアによって構成することもできるし、その機能を実装したソフトウェアをＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算装置が実行することによって構成することもできる。

実施形態３において、ユーザインターフェース１１は、いずれかの制御装置が備えるディスプレイなどを用いて構成することができる。さらにオペレータがユーザインターフェース１１上で制御装置に対する指示を入力できるようにしてもよい。

実施形態３において、電池制御装置１００と各第２制御装置４０１〜４０４は、個別の装置として構成することもできるし、これらのうちいずれかを統合して１つの制御装置として構成することもできる。各制御装置は同じ場所に設置してもよいし、地理的に分散して設置してもよい。

１０：エネルギーマネジメントシステム
１１：ユーザインターフェース
１００：電池制御装置
１１０：制御部
１２０：記憶部
２００：蓄電池
４０１〜４０４：第２制御装置

Claims (13)

1. 蓄電池の充放電動作を制御する電池制御装置であって、
   第１時刻において前記蓄電池が格納している第１電力量が第２時刻において第２電力量となるように、前記蓄電池の充放電動作を制御する、制御部を備え、
   前記第２電力量は、前記第１電力量に対して残量係数を乗算した結果にしたがって得られる値であり、
   前記制御部は、前記蓄電池の活性化エネルギーとして許容する活性化エネルギー範囲をセットし、
   前記制御部は、前記活性化エネルギー範囲に対応する前記蓄電池の充電率の範囲を、前記残量係数の許容範囲として用いることにより、前記第２電力量が前記残量係数の許容範囲に対応する範囲内に収まるように前記蓄電池の充放電動作を制御する
   ことを特徴とする電池制御装置。
2. 前記制御部は、前記蓄電池の現在の劣化状態における前記蓄電池の活性化エネルギーとして許容する範囲を、前記活性化エネルギー範囲としてセットし、
   前記制御部は、前記蓄電池の現在の劣化状態における充電率の上限値として、前記活性化エネルギー範囲の上限値に対応する値を用いるとともに、前記蓄電池の現在の劣化状態における充電率の下限値として、前記活性化エネルギー範囲の下限値に対応する値を用い、
   前記制御部は、前記充電率の上限値と前記充電率の下限値をそれぞれ、前記残量係数の上限値と下限値として用いることにより、前記第２電力量の上限値と下限値をセットし、前記第２電力量がその範囲内となるように前記蓄電池を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の電池制御装置。
3. 前記制御部は、前記蓄電池の劣化状態と充電率の組み合わせを複数取得し、
   前記制御部は、前記取得した劣化状態と充電率の組み合わせをアレニウスの式に対して適用することにより、前記組み合わせごとに前記活性化エネルギーを求め、
   前記制御部は、前記組み合わせごとに求めた前記活性化エネルギーのなかから、前記活性化エネルギー範囲として用いる範囲をセットする
   ことを特徴とする請求項１記載の電池制御装置。
4. 前記制御部は、前記蓄電池の偶発故障期における前記蓄電池の活性化エネルギーの範囲内に収まる値を、前記活性化エネルギー範囲としてセットすることにより、前記偶発故障期における活性化エネルギーの特性の範囲内に収まるように前記蓄電池の充放電動作を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の電池制御装置。
5. 前記制御部は、前記蓄電池の劣化状態に対する前記蓄電池の活性化エネルギーの傾きが前記蓄電池の偶発故障期における前記傾きの範囲内に収まるように、前記活性化エネルギー範囲をセットすることにより、前記偶発故障期における活性化エネルギーの特性の範囲内に収まるように前記蓄電池の充放電動作を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の電池制御装置。
6. 前記制御部は、前記第１電力量に対して前記残量係数を乗算し、さらに前記蓄電池に対する充電電力量を加算し、さらに前記蓄電池からの放電電力量を減算することにより、前記第２電力量を計算するように構成されており、
   前記制御部は、前記蓄電池が充放電することによって生じる温度差と前記蓄電池の寿命充放電サイクル数との間の関係を表す温度差寿命曲線にしたがって、前記蓄電池に対して与えることが許容される許容温度差を求め、
   前記制御部は、前記許容温度差を電力量へ換算することにより、前記蓄電池に対して与えることが許容される前記充電電力量と前記放電電力量との間の差分を求め、その求めた差分にしたがって、前記蓄電池の充放電動作を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の電池制御装置。
7. 前記制御部は、前記温度差寿命曲線上において前記蓄電池の寿命充放電サイクル数に対応する温度差以下の値を、前記許容温度差として用いる
   ことを特徴とする請求項６記載の電池制御装置。
8. 前記制御部は、前記蓄電池の寿命充放電サイクル数と前記蓄電池が充放電することによって生じる温度差との間の対応関係を、前記蓄電池の平均動作温度ごとに求めることにより、前記蓄電池の平均動作温度ごとに前記温度差寿命曲線を求め、
   前記制御部は、前記蓄電池の平均動作温度に対応する前記温度差寿命曲線にしたがって前記許容温度差を求める
   ことを特徴とする請求項６記載の電池制御装置。
9. 前記制御部は、前記温度差寿命曲線として、前記蓄電池の最大平均動作温度の下における第１寿命曲線と前記蓄電池の最小平均動作温度の下における第２寿命曲線を求め、
   前記制御部は、前記蓄電池が充放電することによって生じる温度差が、前記第１寿命曲線と前記第２寿命曲線によって挟まれる領域内に収まるように、前記蓄電池の充放電動作を制御する
   ことを特徴とする請求項８記載の電池制御装置。
10. 前記制御部は、前記温度差寿命曲線として、アイリングモデルに準じた温度差加速モデルから導かれる曲線を用いる
    ことを特徴とする請求項６記載の電池制御装置。
11. 請求項１記載の電池制御装置、
    電力を生成する発電設備、電力を消費する電力消費設備、熱を生成する発熱設備、または熱を消費する熱消費設備のうち少なくともいずれかを被制御機器として制御する第２制御装置、
    を備えることを特徴とするエネルギーマネジメントシステム。
12. 前記電池制御装置は、前記第１時刻において前記蓄電池が格納している前記第１電力量が前記第２時刻において前記第２電力量となることを制約条件として、前記蓄電池を制御し、
    前記第２制御装置は、前記電池制御装置が格納することができる電気エネルギーの容量を少なくとも制約条件の１つとして、前記被制御機器を制御する
    ことを特徴とする請求項１１記載のエネルギーマネジメントシステム。
13. 前記エネルギーマネジメントシステムはさらに、前記電池制御装置または前記第２制御装置のうち少なくともいずれかの状態を表示するユーザインターフェースを備える
    ことを特徴とする請求項１１記載のエネルギーマネジメントシステム。

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