JP2021141741A - バッテリ制御装置及びバッテリ制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの充放電環境に応じて決定されるバッテリの充放電に関する制約条件を満たしながら、当該バッテリの総充放電量を大きくする。【解決手段】制約条件設定部３０は、バッテリ１２の現在の充放電環境に応じて、バッテリ１２の充放電に関する制約条件を設定する。充放電条件設定部３２は、バッテリ１２の充放電条件毎に、当該充放電条件でバッテリ１２の充放電を継続した場合における総充放電量が示された総充放電量情報２２に基づいて、制約条件設定部３０が設定した制約条件を満たす複数の充放電条件のうち、他の充放電条件よりも（その充放電条件で充放電を継続した場合の）バッテリ１２の総充放電量が大きい充放電条件でバッテリ１２を充放電させる。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリ制御装置及びバッテリ制御プログラムに関する。

従来、充放電可能なバッテリ（２次電池）の状態を監視して、バッテリの状態に応じて種々の制御を行うことが提案されている。

例えば、特許文献１には、直列に接続された複数のバッテリの中に充放電能力が他のバッテリと大きく相違するバッテリがある場合、当該バッテリに負荷が集中する観点から、直列に接続された複数のバッテリの充放電能力を測定し、他のバッテリに対して充放電能力が大きく相違するバッテリが存在する場合に通知を出力するバッテリ管理装置が開示されている。

特開２０１８−９２８５６号公報

ところで、充放電可能なバッテリは、充放電を繰り返すうちに劣化していき、やがて寿命を迎える。バッテリの寿命としては種々の定義が考えられるが、例えば、バッテリの充電可能容量が所定容量に達することと定義することができる。ここで、バッテリをより長く使用したい、換言すれば、バッテリが寿命までに充放電が可能な電力量である総充放電量をより大きくしたいという要望がある。

バッテリの総充放電量は、当該バッテリの充放電条件（例えば充放電時の電流絶対値、充電量上限、充電量下限など）に応じて変動することが知られている。したがって、バッテリを理想の充放電条件で充放電し続ければ、当該バッテリの総充放電量を最大化することができる。

しかしながら、バッテリの充放電環境（バッテリが使用される環境）に応じて決定されるバッテリの充放電に関する制約条件によって、バッテリを理想の充放電条件で充放電し続けることができない場合が考えられる。例えば、あるタイミングでは、理想の充放電条件に比して、電流値を大きくしなければならない、あるいは、充電量上限を上げなければならない、などの如くである。

このように、充放電環境からの制約条件によって、バッテリが理想の充放電条件で充放電できない場合に、単に、充放電環境からの制約条件のみに基づいてバッテリの充放電条件を設定してしまうと、当該バッテリの総充放電量を不用意に小さくしてしまうおそれがある。

本発明の目的は、バッテリの充放電環境に応じて決定されるバッテリの充放電に関する制約条件を満たしながら、当該バッテリの総充放電量を大きくすることにある。

本発明は、バッテリの充放電条件毎に、当該充放電条件で前記バッテリの充放電を継続した場合における前記バッテリが寿命まで充放電が可能な電力量である総充放電量を示す総充放電量情報に基づいて、前記バッテリの充放電環境に応じて決定される前記バッテリの充放電に関する制約条件を満たす複数の充放電条件のうち、他の充放電条件よりも前記総充放電量が大きい充放電条件で前記バッテリを充放電させる充放電条件設定部、を備えることを特徴とするバッテリ制御装置である。

望ましくは、前記充放電条件設定部は、前記制約条件を満たす複数の充放電条件のうち、前記総充放電量が最大となる充放電条件で前記バッテリを充放電させる。

望ましくは、前記充放電条件設定部は、時間変化する前記制約条件に応じて、前記バッテリの充放電条件を動的に変化させる。

望ましくは、前記充放電条件設定部は、前記バッテリの充放電条件として、前記バッテリの充電量上限及び充電量下限の少なくとも一方を設定する。

望ましくは、前記総充放電量情報は、前記バッテリの充放電条件毎の、当該充放電条件で単位時間の間前記バッテリの充放電を継続した場合における前記バッテリの充電可能容量の低下量を示し、前記充放電条件設定部は、前記バッテリの前記単位時間当たりの前記充電可能容量の低下量が最小となるように、前記バッテリの充放電条件を設定する。

また、本発明は、コンピュータを、バッテリの充放電条件毎に、当該充放電条件で前記バッテリの充放電を継続した場合における前記バッテリが寿命まで充放電が可能な電力量である総充放電量を示す総充放電量情報に基づいて、前記バッテリの充放電環境に応じて決定される前記バッテリの充放電に関する制約条件を満たす複数の充放電条件のうち、他の充放電条件よりも前記総充放電量が大きい充放電条件で前記バッテリを充放電させる充放電条件設定部、として機能させることを特徴とするバッテリ制御プログラムである。

本発明によれば、バッテリの充放電環境に応じて決定されるバッテリの充放電に関する制約条件を満たしながら、当該バッテリの総充放電量を大きくすることができる。

本実施形態に係るバッテリ制御システムの構成概略図である。 バッテリの容量維持率の時間変化を示すグラフ（ａ）、及び、バッテリの累積充放電量を示すグラフ（ｂ）である。 本実施形態におけるバッテリの充放電条件の各パラメータを示す図である。 上限ＳＯＣを８０％とした場合の、各下限ＳＯＣと充放電電流値との組み合わせでバッテリを充放電させ続けたときの総充放電量を示すグラフである。 上限ＳＯＣを７５％とした場合の、各下限ＳＯＣと充放電電流値との組み合わせでバッテリを充放電させ続けたときの総充放電量を示すグラフである。 上限ＳＯＣを７０％とした場合の、各下限ＳＯＣと充放電電流値との組み合わせでバッテリを充放電させ続けたときの総充放電量を示すグラフである。 モータの要求電力の予測推移と、発電機の発電量の予測推移の第１の例を示すグラフである。 モータの要求電力の予測推移と、発電機の発電量の予測推移の第２の例を示すグラフである。 変更された充放電条件にて充放電を行ったバッテリの充電量の時間推移を示す第１の図である。 変更された充放電条件にて充放電を行ったバッテリの充電量の時間推移を示す第２の図である。

図１は、本実施形態に係るバッテリ制御システム１０の構成概略図である。バッテリ制御システム１０は、バッテリ１２、発電機１４、及びバッテリ制御装置１６を含んで構成される。バッテリ１２、発電機１４、及びバッテリ制御装置１６は、互いに通信可能に接続されている。また、バッテリ１２と発電機１４は、電力供給線で互いに接続されており、発電機１４からの電力をバッテリ１２に供給可能となっている。

本実施形態では、バッテリ制御システム１０は、バッテリ１２から電力が供給されるモータを駆動源とする電気自動車に搭載されるシステムである。したがって、バッテリ１２は、モータ（不図示）に電力供給線にて接続されている。しかし、バッテリ制御システム１０としては、バッテリ制御装置１６がバッテリ１２の充放電制御を行う限りにおいて、どのようなシステムであってもよい。

バッテリ１２は２次電池であり、例えばリチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池である。本実施形態では、バッテリ１２は、セルと呼ばれる複数の小さな電池から構成されている。各セルの出力電圧は１．２Ｖ程度であり、数百個のセルが直列接続されることで、バッテリ１２としては２００Ｖ以上の直流電圧を出力可能となる。

発電機１４は、例えば、電気自動車に設けられたソーラーパネルや、モータジェネレータなどから構成される。発電機１４は、太陽光やモータジェネレータの回転などよって発電し、発電した電力をバッテリ１２に供給する。発電機１４としては、発電可能であり、発電した電力をバッテリ１２に供給可能である限りにおいてどのようなものであってもよい。

バッテリ制御装置１６は、バッテリ１２の充放電を制御するコンピュータであり、例えば、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）などから構成される。バッテリ制御システム１０が電気自動車以外に用いられるシステムである場合、バッテリ制御装置１６はＥＣＵに限られない。以下、バッテリ制御装置１６の各部について説明する。

メモリ２０は、例えばＲＯＭあるいはＲＡＭなどを含んで構成されている。また、メモリ２０は、ハードディスクやＳＳＤなどを含んで構成されてもよい。メモリ２０は、後述のプロセッサ２６とは別に設けられてもよいし、少なくとも一部がプロセッサ２６の内部に設けられていてもよい。メモリ２０には、バッテリ制御装置１６の各部を動作させるためのバッテリ制御プログラムが記憶される。また、図１に示す通り、メモリ２０には、総充放電量情報２２及び学習器２４が記憶される。

総充放電量情報２２は、バッテリ制御装置１６の制御対象となるバッテリ１２が寿命までに充放電可能な電力量である総充放電量を示す情報である。上述のように、バッテリ１２の総充放電量は、バッテリ１２の充放電条件に応じて変動する。したがって、総充放電量情報２２においては、バッテリ１２の充放電条件毎に、当該充放電条件でバッテリ１２の充放電を継続した場合における総充放電量が示される。

総充放電量情報２２の具体的な内容を説明する前に、バッテリ１２の寿命と総充放電量について説明する。バッテリ１２は充放電を行う度に劣化する。具体的には、バッテリ１２の充電可能容量がだんだんと小さくなっていく。上述のように、バッテリ１２の寿命の定義としては種々の定義があるが、例えば、バッテリ１２の充電可能容量が所定容量に達したこと、と定義することができる。ちなみに、当該所定容量は、バッテリ制御システム１０の管理者などによって設定されてよい。本実施形態では、バッテリ１２の寿命を定義するための指標として、以下の式で表されるバッテリ１２の容量維持率を用いる。

図２（ａ）は、所定の充放電条件にてバッテリ１２の充放電を継続したときのバッテリ１２の容量維持率の時間変化を示すグラフである。バッテリ１２の充放電を継続すると、時間が経つ程バッテリ１２の充電可能容量が低下していくから、図２（ａ）に示す通り容量維持率も低下していく。そして、本実施形態では、バッテリ１２の容量維持率が、予め定められた閾値容量維持率Ｃ_Ｌに到達したときに、バッテリ１２が寿命を迎えた、と定義する。なお、閾値容量維持率Ｃ_Ｌは、バッテリ制御システム１０の管理者などによって設定されてよい。

図２（ｂ）は、所定の充放電条件にてバッテリ１２の充放電を継続したときのバッテリ１２の累積充放電量の時間変化を示すグラフである。図２（ｂ）に示す通り、バッテリ１２の充放電を継続すると、時間が経つ程バッテリ１２の累積充放電量が増大していく。そして、バッテリ１２が寿命を迎えたときの累積充放電量が、バッテリ１２の総充放電量Ｅ_Ｌとなる。

総充放電量情報２２の具体的な内容を説明する。上述の通り、総充放電量情報２２は、各充放電条件でバッテリ１２の充放電を継続した場合における総充放電量を示すものであるため、本実施形態では、当該各充放電条件を予め定義しておく。充放電条件は、バッテリ１２の充放電に関する複数のパラメータの組み合わせで構成される。そのようなパラメータとしては、例えば、充放電時の電流絶対値、充電量上限としての上限ＳＯＣ（State Of Charge）、充電量下限としての下限ＳＯＣ、充放電時の電圧値、あるいはバッテリ１２の周囲温度などがあるがこれには限られない。これらのパラメータの複数の組み合わせを予め充放電条件として定義しておく。

図３は、本実施形態におけるバッテリ１２の充放電条件の各パラメータを示す図である。図３に示すように、本実施形態では、充放電時の電流絶対値として、１５Ａ／１７．５Ａ／２０Ａ／２２．５Ａ／２５Ａ／２７．５Ａの６種類を定義する。また、上限ＳＯＣとして、７０％／７５％／８０％の３種類を定義する。また、下限ＳＯＣとして、１０％／１５％／２０％／２５％／３０％の５種類を定義する。周囲温度は４０℃の１種類のみとする。本実施形態では、これらの各パラメータの各値の全ての組み合わせを充放電条件とする。したがって、６×３×５×１＝９０種類の充放電条件が定義される。もちろん、各パラメータの値としてはもっと多くの（あるいは少ない）値が定義されていてもよいし、その他のパラメータ（例えば充放電電圧など）を充放電条件に含めるようにしてもよい。

図４〜図６は、上述のように定義された各充放電条件でバッテリ１２を充放電させたときの総充放電量を示すグラフである。具体的には、図４は、上限ＳＯＣを８０％としたときの充放電時の各電流絶対値に対する総充放電量を示すグラフであり、図５は、上限ＳＯＣを７５％としたときの充放電時の各電流絶対値に対する総充放電量の変化を示すグラフであり、図６は、上限ＳＯＣを７０％としたときの充放電時の各電流絶対値に対する総充放電量を示すグラフである。

図４〜図６の各グラフにおいて、四角のプロット及び実太線は、下限ＳＯＣが３０％である場合のグラフであり、丸のプロット及び破線は、下限ＳＯＣが２５％である場合のグラフであり、三角のプロット及び一点鎖線は、下限ＳＯＣが２０％である場合のグラフであり、五角形のプロット及び実細線は、下限ＳＯＣが１５％である場合のグラフであり、菱形のプロット及び二点鎖線は、下限ＳＯＣが１０％である場合のグラフである。

例えば、図４には、上限ＳＯＣが８０％、下限ＳＯＣが３０％、電流絶対値が２５Ａという充放電条件でバッテリ１２の充放電を継続した場合、総充放電量は約２２．５ｋＡｈであることが示されている。また、図４〜図６を参照すると、図３に示すように定義された充放電条件の中では、バッテリ１２の総充放電量が最も大きくなるのは（つまりバッテリ１２の総充放電量が最大となる理想の充放電条件は）、上限ＳＯＣが７０％（図６参照）、下限ＳＯＣが３０％、電流絶対値が２７．５Ａという充放電条件であることが分かる。

なお、本実施形態では、充放電条件は上述の９０種類であるから、図４〜図６における各プロットの位置が示す総充放電条件に対する総充放電量のみが用いられるが、図４〜図６に示すように、各プロットを線で結ぶことで、上述の６種類の電流絶対値の間の電流絶対値（例えば２０Ａと２２．５Ａの間の２１Ａ）に対する総充放電量を推認することもできる。

ちなみに、図４〜図６の各図を個別的にみると、電流絶対値が低い場合には当てはまらない場合があるものの、概ね下限ＳＯＣが大きい方が総充放電量が大きくなる傾向があると言える。また、概ね、電流絶対値が２５Ａである場合に総充放電量が大きくなる場合が多いと言える。また、図４〜図６を横断的にみると、上限ＳＯＣが小さい方が総充放電量が大きくなる傾向があると言える。

本実施形態では、図４〜図６に示したようなグラフが総充放電量情報２２としてメモリ２０に記憶される。もちろん、総充放電量情報２２としては、充放電条件毎に、当該充放電条件でバッテリ１２の充放電を継続した場合における総充放電量を示すものである限りどのような情報であってもよい。

また、総充放電量情報２２として、バッテリ１２の充放電条件毎の、当該充放電条件で所定の単位時間Ｔの間バッテリ１２の充放電を継続した場合における、バッテリ１２の充電可能容量の低下量が示されていてもよい。バッテリ１２の寿命がバッテリ１２の充電可能容量が所定容量に達したことと定義されているならば、単位時間当たりの充電可能容量の低下量に基づいて、バッテリ１２の寿命までの時間が計算でき、当該時間と、バッテリ１２の充放電の電圧値や電流絶対値とに基づいて総充放電量Ｅ_Ｌが算出できる。したがって、当該充放電条件で所定の単位時間Ｔの間バッテリ１２の充放電を継続した場合におけるバッテリ１２の充電可能容量の低下量もバッテリ１２の総充放電量を示す指標であると言える。

単位時間Ｔ当たりのバッテリ１２の充電可能容量の低下量として、単位時間Ｔ当たりの容量維持率の低下量が示されていてもよい。バッテリ１２の寿命がバッテリ１２の容量維持率が閾値容量維持率Ｃ_Ｌに達したことと定義されているならば（図２参照）、単位時間Ｔ当たりの容量維持率の低下量に基づいて、バッテリ１２の寿命までの時間が計算でき、バッテリ１２の充放電開始から寿命までの時間が分かれば、充放電の電圧値や電流絶対値に基づいて総充放電量Ｅ_Ｌが算出できるからである。

本実施形態では、総充放電量情報２２の内容、すなわち、各充放電条件に対するバッテリ１２の総充放電量は、学習済みの学習器２４を用いて予測する。しかし、総充放電量情報２２は学習器２４の出力によって得るのに限られず、例えば、各充放電条件にてバッテリ１２を実際に充放電させた実験結果によって総充放電量情報２２を得るようにしてもよい。

図１に戻り、学習器２４は、例えばディープニューラルネットワークあるいはロジスティック回帰などのモデルによって構成される。学習器２４の詳細については、プロセッサ２６が発揮する機能である学習処理部２８の処理と共に後述する。なお、学習器２４の実体は、学習器２４の構造を定義するプログラム、学習器２４に関する各種パラメータ、及び、入力データに対して処理を行うための処理実行プログラムなどである。したがって、メモリ２０に学習器２４が記憶されるとは、上記プログラムや各種パラメータがメモリ２０に記憶されることを意味する。

プロセッサ２６は、例えばマイクロコントローラなどの処理装置、及び、専用の処理装置（例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）など）の少なくとも１つを含んで構成される。プロセッサ２６としては、１つの処理装置によるものではなく、物理的に離れた位置に存在する複数の処理装置の協働により構成されるものであってもよい。図１に示す通り、プロセッサ２６は、メモリ２０に記憶されたバッテリ制御プログラムにより、学習処理部２８、制約条件設定部３０、及び、充放電条件設定部３２としての機能を発揮する。

学習処理部２８は、バッテリ１２の充放電条件を説明変数として学習器２４に入力したときに、当該充放電条件で充放電を継続したときのバッテリ１２の総充放電量を目的変数として出力するように、学習器２４を学習させる。

具体的には、学習器２４は、入力されたバッテリ１２の充放電条件に基づいて、バッテリ１２の予測総充放電量を出力する。学習処理部２８は、学習器２４に入力した当該充放電条件で充放電を継続した場合の既知の教師総充放電量（教師データ）と、予測総充放電量との誤差に基づいて、誤差逆伝番法（バックプロパゲーション）などの手法により、当該誤差が小さくなるように学習器２４を学習させる。具体的には、学習器２４に含まれる各ニューロンの重みやバイアス値を補正する。

学習処理部２８が当該学習処理を繰り返すことで、学習器２４は、入力された充放電条件に対する総充放電量を精度良く予測することができるようになる。したがって、学習済みの学習器２４によれば、任意の充放電条件に対する総充放電量を容易に得ることができる。

また、学習処理部２８は、バッテリ１２の時刻ｔにおける充放電条件を説明変数として学習器２４に入力したときに、バッテリ１２の時刻ｔから単位時間Ｔの間におけるバッテリ１２の充電可能容量の低下量、すなわち、単位時間Ｔ当たりの充電可能容量の低下量を目的変数として出力するように、学習器２４を学習させるようにしてもよい。単位時間Ｔ当たりの充電可能容量の低下量として、単位時間Ｔ当たりの容量維持率の低下量を出力するようにしてもよい。

例えば、学習器２４は、入力されたバッテリ１２の時刻ｔの充放電条件に基づいて、バッテリ１２の単位時間Ｔ当たりの容量維持率の予測低下量を出力する。学習処理部２８は、学習器２４に入力した当該充放電条件に対する、既知の、単位時間Ｔ当たりの容量維持率の教師低下量（教師データ）と、予測低下量との誤差に基づいて、誤差逆伝番法などの手法により、当該誤差が小さくなるように学習器２４を学習させる。学習済みの学習器２４によれば、任意の充放電条件に対する単位時間Ｔ当たりの充電維持率の低下量を容易に得ることができる。

なお、本実施形態では、バッテリ制御装置１６のプロセッサ２６（学習処理部２８）の処理により学習器２４が学習されていたが、学習器２４はバッテリ制御装置１６以外の装置によって学習されてもよい。その場合は、十分に学習済みの学習器２４がメモリ２０に記憶される。

制約条件設定部３０は、バッテリ１２の充放電環境に応じて、バッテリ１２の充放電に関する制約条件を設定する。例えば、制約条件設定部３０は、バッテリ１２が電力を供給するモータの高駆動力が要求されている、という充放電環境に応じて、制約条件設定部３０は、所定値の出力電力以上、すなわち所定電流値以上及び所定電圧値以上でバッテリ１２が放電する、という制約条件を設定する。また、例えば、制約条件設定部３０は、バッテリ１２が電力を供給するモータが、所定時間後から、比較的長い時間、高出力で駆動するという予定がある、という充放電環境に応じて、制約条件設定部３０は、モータが駆動するまでに十分なバッテリ１２の充電量を確保すべく、上限ＳＯＣを所定値以上とする、という制約条件を設定する。

バッテリ１２の充放電環境は時間変化するため、それに応じて、制約条件設定部３０は制約条件を動的に変化させる。すなわち、制約条件は時間変化し得る。

また、制約条件設定部３０は、バッテリ１２の未来の充放電環境を予測して、予測された未来の充放電環境に応じて、バッテリ１２の充放電に関する制約条件を設定してもよい。

図７は、充放電環境のうちの１つの要素である、バッテリ１２が電力を供給するモータの未来の要求電力（モータが必要とする電力）の予測推移（実線）と、同じく充放電環境のうちの１つの要素である、発電機１４の発電量の予測推移（破線）を示す第１のグラフである。図７において、時刻ｔ_０は現在時刻を示すものとする。また、図７の例では、発電機１４はソーラーパネルであり発電量はソーラーパネルによる発電量であるとする。

図７の例においては、天気予報などに基づいて、未来の時刻ｔ_１において天候が晴れから雨に変わることが予測され、それにより、ソーラーパネルである発電機１４の発電量の予測推移が時刻ｔ_１以降減少している。一方、バッテリ１２が電力を供給するモータの現在の駆動状態あるいはモータの駆動計画などに基づいて予測されたモータの要求電力は、時刻ｔ_１以前と時刻ｔ_２以降でほぼ同等となっている。したがって、図７に示すように、モータの要求電力と発電機１４の発電量とが、時刻ｔ_１以前は同等であったが、時刻ｔ_１以降においては、モータの要求電力よりも発電機１４の発電量が小さくなっている（図７のΔ_１参照）。

この場合、時刻ｔ_１以前においては、発電機１４が発電した電力をそのままモータに供給すればよいため、結果的にバッテリ１２の充放電量は少なくなるが、時刻ｔ_１以降においては、発電機１４の発電量で足りない不足電力Δ_１をバッテリ１２が出力する必要がある。この場合、制約条件設定部３０は、時刻ｔ_１以降に不足電力Δ_１をモータに供給できること、という制約条件を設定する。

また、図８は、バッテリ１２が電力を供給するモータの未来の要求電力の予測推移（実線）と、発電機１４の発電量の予測推移（破線）を示す第２のグラフである。図８においても、時刻ｔ_０は現在時刻を示し、発電機１４はソーラーパネルであるとする。

図８の例においては、未来の時刻ｔ_２において天候が雨から晴れに変わることが予測され、それにより、ソーラーパネルである発電機１４の発電量の予測推移が時刻ｔ_２以降増加している。一方、予測されたモータの要求電力は、時刻ｔ_２以前と時刻ｔ_２以降でほぼ同等となっている。したがって、図８に示すように、モータの要求電力と発電機１４の発電量とが、時刻ｔ_２以前は同等であったが、時刻ｔ_２以降においては、モータの要求電力よりも発電機１４の発電量が大きくなっている（図８のΔ_２参照）。

この場合、時刻ｔ_２以降においては、発電機１４が発電した電力を無駄にしない観点から、余剰電力Δ_２をバッテリ１２に充電しておくのが望ましい。この場合、制約条件設定部３０は、時刻ｔ_２以降に余剰電力Δ_２をバッテリ１２に充電できること、という制約条件を設定する。

図１に戻り、充放電条件設定部３２は、メモリ２０に記憶された総充放電量情報２２、及び、制約条件設定部３０が設定した制約条件に基づいて、バッテリ１２の充放電条件を設定し、設定した充放電条件にてバッテリ１２に充放電させる。具体的には、充放電条件設定部３２は、制約条件設定部３０が設定した制約条件を満たす複数の充放電条件のうち、総充放電量情報２２を参照し、他の充放電条件よりも（その充放電条件で充放電を継続した場合の）バッテリ１２の総充放電量が大きい充放電条件を選択する。なお、本実施形態では、充放電条件設定部３２が設定可能な充放電条件は、図３を参照しながら説明した上記９０種類とする。

例えば、図７の例で説明したように、時刻ｔ_１以降に不足電力Δ_１をモータに供給できることが制約条件として設定されたとする。この場合、当該制約条件を満たすには、不足電力Δ_１の大きさに応じて、バッテリ１２の充電量を多くする（すなわち上限ＳＯＣを上げる）、バッテリ１２の放電可能量を多くする（すなわち下限ＳＯＣを下げる）、あるいはその両方を行うことが考えられる。ここでは、現在の下限ＳＯＣが３０％であり、上限ＳＯＣが７０％である場合、当該下限ＳＯＣ及び上限ＳＯＣでは不足電力Δ_１のために十分な充電量が得られないものとする。本例では、バッテリ１２の充放電の電流絶対値は２５Ａで固定とし、下限ＳＯＣを１０〜２０％とするか、上限ＳＯＣを８０％とするか、下限ＳＯＣと上限ＳＯＣを両方変更することで、不足電力Δ_１のために十分な充電量が得られるものとする。

充放電条件設定部３２は、総充放電量情報２２（図４〜図６参照）を参照し、制約条件を満たす充放電条件の中で、より総充放電量が大きい充放電条件を選択する。本実施形態では、充放電条件設定部３２は、制約条件を満たす充放電条件の中で、その充放電条件で充放電を継続した場合にバッテリ１２の総充放電量が最大となる充放電条件を選択する。

本例の場合、制約条件を満たす充放電条件として、上限ＳＯＣと下限ＳＯＣのみに着目すると、下限ＳＯＣが１０％・上限ＳＯＣが７０％、下限ＳＯＣが１５％・上限ＳＯＣが７０％、下限ＳＯＣが２０％・上限ＳＯＣが７０％（以上３つ下限ＳＯＣのみを変更する場合）、及び、下限ＳＯＣが３０％・上限ＳＯＣが８０％（上限ＳＯＣのみを変更する場合）の他、上限ＳＯＣと下限ＳＯＣの両方を変更した複数の充放電条件があるとする。充放電条件設定部３２は、総充放電量情報２２を参照し、これらの充放電条件の中から、バッテリ１２の総充放電量が最大となる充放電条件である、下限ＳＯＣが２０％・上限ＳＯＣが７０％という充放電条件をバッテリ１２の充放電条件として設定する。

図９は、バッテリ１２の充放電条件を下限ＳＯＣが２０％・上限ＳＯＣが７０％とし、モータの要求電力と発電機１４の発電量の時間推移が図７に示した予測推移通りとなった場合における、バッテリ１２の充電量の時間推移を示すグラフである。なお、図９においては、バッテリ１２の充電量は、バッテリ１２の充電可能容量の定格値に対する充電量の割合で示されている。図９に示す通り、下限ＳＯＣを下げるように変更したことで、時刻ｔ_１後において、バッテリ１２の充電量は下限ＳＯＣに到達していない。すなわち、バッテリ１２から不足電力Δ_１が好適にモータに供給されたことが示されている。つまり、制約条件を満足したことが示されている。さらに、当該バッテリ１２の充放電条件は、当該制約条件を満たす充放電条件の中で、バッテリ１２の総充放電量を最大化する充放電条件である。

また、例えば、図８の例で説明したように、時刻ｔ_２以降に余剰電力Δ_２をバッテリ１２に充電できることが制約条件として設定されたとする。この場合、当該制約条件を満たすには、余剰電力Δ_２の大きさに応じて、バッテリ１２の上限ＳＯＣを上げる、余剰電力Δ_２が生じる前におけるバッテリ１２の充電量をより少なくする（すなわち下限ＳＯＣを下げる）、あるいはその両方を行うことが考えられる。ここでは、現在の下限ＳＯＣが３０％であり、上限ＳＯＣが７０％である場合、当該下限ＳＯＣ及び上限ＳＯＣでは余剰電力Δ_２を全てバッテリ１２に充電できないものとする。本例でも、バッテリ１２の充放電の電流絶対値は２５Ａで固定とし、上限ＳＯＣを８０％とするか、上限ＳＯＣを８０％とした上で、下限ＳＯＣを２５％以下とすることで、余剰電力Δ_２をバッテリ１２に充電可能となるものとする。

本例の場合、制約条件を満たす充放電条件として、上限ＳＯＣと下限ＳＯＣのみに着目すると、下限ＳＯＣが１０％・上限ＳＯＣが８０％、下限ＳＯＣが１５％・上限ＳＯＣが８０％、下限ＳＯＣが２０％・上限ＳＯＣが８０％、下限ＳＯＣが２５％・上限ＳＯＣが８０％、及び、下限ＳＯＣが３０％・上限ＳＯＣが８０％の５つの充放電条件があるとする。充放電条件設定部３２は、総充放電量情報２２を参照し、これらの充放電条件の中から、バッテリ１２の総充放電量が最大となる充放電条件である、下限ＳＯＣが３０％・上限ＳＯＣが８０％という充放電条件をバッテリ１２の充放電条件として設定する。

図１０は、バッテリ１２の充放電条件を下限ＳＯＣが３０％・上限ＳＯＣが８０％とし、モータの要求電力と発電機１４の発電量の時間推移が図８に示した予測推移通りとなった場合における、バッテリ１２の充電量の時間推移を示すグラフである。なお、図１０においても、バッテリ１２の充電量は、バッテリ１２の充電可能容量の定格値に対する充電量の割合で示されている。図１０に示す通り、上限ＳＯＣを上げるように変更したことで、時刻ｔ_２後において、バッテリ１２の充電量は上限ＳＯＣに到達していない。すなわち、バッテリ１２に余剰電力Δ_２が好適に充電されたことが示されている。つまり、制約条件を満足したことが示されている。さらに、当該バッテリ１２の充放電条件は、当該制約条件を満たす充放電条件の中で、バッテリ１２の総充放電量を最大化する充放電条件である。

なお、総充放電量情報２２として、バッテリ１２の充放電条件毎の、当該充放電条件で所定の単位時間Ｔの間バッテリ１２の充放電を継続した場合におけるバッテリ１２の充電可能容量の低下量が示されている場合には、充放電条件設定部３２は、総充放電量情報２２に基づいて、制約条件設定部３０が設定した制約条件を満たす複数の充放電条件のうち、バッテリ１２の単位時間Ｔ当たりの充電可能容量（例えば容量維持率）の低下量が、他の充放電条件よりも小さい充放電条件でバッテリ１２を充放電させるようにしてもよい。好適には、充放電条件設定部３２は、制約条件を満たす複数の充放電条件のうち、バッテリ１２の単位時間Ｔ当たりの充電可能容量（例えば容量維持率）の低下量が最小となる充放電条件でバッテリ１２を充放電させる。これによれば、充放電条件設定部３２は、制約条件を満たす複数の充放電条件のうち、バッテリ１２の寿命がより長くなる充放電条件を選択するため、バッテリ１２の寿命がより長くなり、結果としてバッテリ１２の総充放電量が大きくなる。

また、上述のように、制約条件はバッテリ１２の充放電環境に応じて時間変化するため、充放電条件設定部３２は、時間変化する制約条件に応じて、バッテリ１２の充放電条件を動的に変化させるようにしてもよい。

本実施形態に係るバッテリ制御装置１６の構成概要は以上の通りである。バッテリ制御装置１６によれば、充放電条件設定部３２は、単に制約条件設定部３０が設定した制約条件を満たす充放電条件でバッテリ１２を充放電させるのではなく、総充放電量情報２２に基づいて、制約条件を満たす中で、総充放電量がより多くなる充放電条件でバッテリ１２を充放電させる。これにより、バッテリ１２の総充放電量を大きくすることができる。

以上、本発明に係る実施形態を説明したが、本発明は上記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限りにおいて種々の変更が可能である。

１０ バッテリ制御システム、１２ バッテリ、１４ 発電機、１６ バッテリ制御装置、２０ メモリ、２２ 総充放電量情報、２４ 学習器、２６ プロセッサ、２８ 学習処理部、３０ 制約条件設定部、３２ 充放電条件設定部。

Claims (6)

1. バッテリの充放電条件毎に、当該充放電条件で前記バッテリの充放電を継続した場合における前記バッテリが寿命まで充放電が可能な電力量である総充放電量を示す総充放電量情報に基づいて、前記バッテリの充放電環境に応じて決定される前記バッテリの充放電に関する制約条件を満たす複数の充放電条件のうち、他の充放電条件よりも前記総充放電量が大きい充放電条件で前記バッテリを充放電させる充放電条件設定部、
   を備えることを特徴とするバッテリ制御装置。
2. 前記充放電条件設定部は、前記制約条件を満たす複数の充放電条件のうち、前記総充放電量が最大となる充放電条件で前記バッテリを充放電させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ制御装置。
3. 前記充放電条件設定部は、時間変化する前記制約条件に応じて、前記バッテリの充放電条件を動的に変化させる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリ制御装置。
4. 前記充放電条件設定部は、前記バッテリの充放電条件として、前記バッテリの充電量上限及び充電量下限の少なくとも一方を設定する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のバッテリ制御装置。
5. 前記総充放電量情報は、前記バッテリの充放電条件毎の、当該充放電条件で単位時間の間前記バッテリの充放電を継続した場合における前記バッテリの充電可能容量の低下量を示し、
   前記充放電条件設定部は、前記バッテリの前記単位時間当たりの前記充電可能容量の低下量が最小となるように、前記バッテリの充放電条件を設定する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のバッテリ制御装置。
6. コンピュータを、
   バッテリの充放電条件毎に、当該充放電条件で前記バッテリの充放電を継続した場合における前記バッテリが寿命まで充放電が可能な電力量である総充放電量を示す総充放電量情報に基づいて、前記バッテリの充放電環境に応じて決定される前記バッテリの充放電に関する制約条件を満たす複数の充放電条件のうち、他の充放電条件よりも前記総充放電量が大きい充放電条件で前記バッテリを充放電させる充放電条件設定部、
   として機能させることを特徴とするバッテリ制御プログラム。
   

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