JP6129528B2

JP6129528B2 - 電力貯蔵システムの制御装置及び方法並びにプログラム、それを備えた電力貯蔵システム

Info

Publication number: JP6129528B2
Application number: JP2012256291A
Authority: JP
Inventors: 中田　慎一; 慎一中田; 正明南; 和企井野畑; 将来上浦; 潔深堀; 健宮川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2032-11-22
Also published as: JP2014103831A

Description

本発明は、電力貯蔵システムの制御装置及び方法並びにプログラム、それを備えた電力貯蔵システムに関するものである。

例えば、リチウムイオン電池等の二次電池によって構成される組電池が並列接続され、電力系統と連系される電力貯蔵システムが、上位の管理システムから取得する有効電力及び無効電力の指令（ＰＱ指令）に基づく運転や、電力貯蔵システムによる単独運転が行われている場合に、充電状態（或いは放電状態）が継続すると、二次電池のセル電圧が上限値（或いは下限値）に達する、または二次電池の満充電に対する充電率であるＳＯＣ（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）が上限値（或いは下限値）に達する。
このように、セル電圧やＳＯＣが上下限値を超過して使用され、過充電状態や過放電状態になると二次電池の性能が劣化し、電池寿命が大幅に低下するので、従来、セル電圧やＳＯＣが上下限範囲内で使用されるよう制御されている。
例えば、下記特許文献１では、電源の残存容量に応じて、トルクを制御する方法が提案されている。

特開平７−２５０４０４号公報

ところで、二次電池のセル電圧やＳＯＣが上下限値に達すると二次電池システムは安全確保のため停止されるが、一度停止された二次電池システムは、再度起動指令が外部から入力されるか、手動で運転開始指令が入力されない限りは停止状態を継続するので、停止期間分、システム効率が低下することになる。このため、二次電池システムのシステム効率を低下させないような運転をさせることが課題となっている。
しかしながら、上記特許文献１の方法は、ハイブリッド車両の電源が下限設定値以下となった場合に、エンジン停止後に再始動する際に必要となる所要電力を確保することを目的としており、下限設定値に到達する前の段階でシステム効率を低下させないような制御はなされておらず、上記課題を解決することはできなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、電力貯蔵システムのシステム効率を向上させることのできる電力貯蔵システムの制御装置及び方法並びにプログラム、それを備えた電力貯蔵システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、電力系統に接続される一の電力変換器に対して、二次電池を有する組電池が複数並列に接続される電力貯蔵システムの制御装置であって、満充電状態より低い電池容量である充電上限値と放電終止状態より高い電池容量である放電下限値との区間で示される前記組電池の充放電許容範囲は、前記充放電許容範囲側に設けられる前記充電上限値からの所定範囲を示す上限維持範囲、及び前記充放電許容範囲側に設けられる前記放電下限値からの所定範囲を示す下限維持範囲のうち、少なくとも一つの範囲と、前記上限維持範囲及び前記下限維持範囲以外の区間である通常運転範囲とを有し、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲または前記下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、全ての前記組電池を、前記通常運転範囲の方向に充放電制御する充放電制御手段を具備する電力貯蔵システムの制御装置を提供する。

このような構成によれば、電力系統に接続される一の電力変換器に対して、二次電池を有する組電池が複数並列に接続される電力貯蔵システムの制御装置であって、満充電状態より低い電池容量である充電上限値と放電終止状態より高い電池容量である放電下限値との区間で示される組電池の充放電許容範囲は、充放電許容範囲側に設けられる充電上限値からの所定範囲を示す上限維持範囲、及び充放電許容範囲側に設けられる放電下限値からの所定範囲を示す下限維持範囲のうち少なくとも一つの範囲と、上限維持範囲及び下限維持範囲以外の区間である通常運転範囲とを有し、少なくとも一の二次電池の電池容量が、上限維持範囲または下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、全ての組電池が、通常運転範囲の方向に充放電制御される。

このように、組電池の電池容量が、充電上限値及び放電下限値であると検出されてから充放電制御するのでなく、充電上限値から所定範囲に設けられた上限維持範囲、または放電下限値から所定範囲に設けられた下限維持範囲に到達したことが検出された場合に、組電池の電池容量が通常運転範囲となる方向に充放電制御されるので、充電上限値または放電下限値に到達するまでの時間を遅らせることができ、二次電池システムのシステム効率向上につながる。

上記電力貯蔵システムの制御装置の前記充放電制御手段は、前記二次電池のセル電圧、または前記二次電池の充電率の少なくとも一方に基づいて、前記二次電池の電池容量を算出することが好ましい。

二次電池のセル電圧または充電率（ＳＯＣ：ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）に基づいて、簡便に充放電制御できる。

前記電力貯蔵システムが前記電力系統と連系している場合に、上記電力貯蔵システムの制御装置の前記充放電制御手段は、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲に到達したことが検出された場合に、各前記組電池に対し、前記電力系統側から充電指令を取得したか否かに関わらず、充電を制限させる充電制限指令を出力することが好ましい。

電池容量が上限維持範囲に到達した場合には、充電を制限させることにより、充電上限値への到達を遅らせることができる。

前記電力貯蔵システムが単独運転している場合に、上記電力貯蔵システムの制御装置の前記充放電制御手段は、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲に到達したことを検出した場合に、余剰電力の充電を行わせないように充電を制限させる充電制限指令を出力することが好ましい。

上記電力貯蔵システムの制御装置において、前記組電池の前記充放電許容範囲は、前記上限維持範囲の下限値に上限維持制御解除設定値を設け、前記充放電制御手段は、各前記二次電池のセル電圧及び前記二次電池の充電率が、前記上限維持制御解除設定値となったことを検出した場合に、充放電制御を解除することが好ましい。

制限解除となる値を設けることで、確実に通常運転に戻すことができる。

上記電力貯蔵システムの制御装置の前記充放電制御手段は、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、各前記組電池に対し、所定値で強制的に充電をさせる強制充電指令を出力することとしてもよい。

下限維持範囲に到達した場合は、更なる放電を防止するために放電電力を制限したとしても制御装置における電力消費があるため、放電末期を超えた過放電状態等の危険な状態に陥る虞がある。そのため、電力貯蔵システムを安全な状態に維持するため、電力系統側（上位側）からの指令の有無に関わらず、強制的に充電を行わせることにより、危険な状態を防ぐ。

上記電力貯蔵システムの制御装置において、前記組電池の前記充放電許容範囲は、前記下限維持範囲の上限値に下限維持制御解除設定値を設け、前記充放電制御手段は、各前記二次電池のセル電圧及び前記二次電池の充電率が、前記下限維持制御解除設定値となったことを検出した場合に、充放電制御を解除することが好ましい。

上記電力貯蔵システムの制御装置の前記充放電制御手段は、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、各前記組電池に対し、所定値、または前記電力系統側から取得した充電電力指令のうち、どちらか一方の大きい充電値により、充電をさせることとしてもよい。

電力系統側から取得した充電電力指令の充電値が、強制充電指令での充電値よりも大きい場合には、電力系統側からの指令に基づいて充電させ、強制充電指令の充電値の方が大きければ強制充電指令に基づいて充電させるので、速やかに維持制御解除設定値に到達させることができる。

上記電力貯蔵システムの制御装置の前記充放電制御手段は、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記下限維持範囲に到達したことを検出し、かつ、前記電力系統の電力余剰状態が検出された場合に、充電量を増大させるゲインを与え、充放電制御することとしてもよい。

これにより、電力系統に余剰電力があれば、充電量が増えるので、速やかに通常運転に復帰させることができる。

上記電力貯蔵システムの制御装置の前記充放電制御手段は、前記二次電池の電池容量が、前記充電上限値または前記放電下限値に近づくにつれて、充放電を抑制させるゲインを与え、充放電制御することとしてもよい。

充電上限値または放電下限値に近づくにつれて、充放電を抑制させるゲインが与えられることにより、電池容量が上下限値までの到達時間を遅くすることができ、また、その間も充放電を継続して可能になる。

前記電力貯蔵システムは、各前記組電池に対応付けられた、各前記組電池間の電圧調整を行う複数のコンバータと、各前記組電池に対応付けられた、前記コンバータと前記電力系統側との間に設けられる複数の切替手段とを具備する場合に、前記充放電制御手段は、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲または前記下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、一部の前記組電池に対応付けられた前記切替手段を非接続状態にし、前記組電池に対応付けられた前記切替手段が接続状態のままとなっている他の前記組電池を、前記上限維持範囲の下限値に設けられる上限維持制御解除設定値または前記下限維持範囲の上限値に設けられる下限維持制御解除設定値まで充放電制御させることとしてもよい。

このように、一部の組電池を優先的に上限維持制御解除設定値（または下限維持制御解除設定値）まで充放電制御させて復帰させることにより、部分運転にて電力系統側に対して速やかな通常運転の再開を提供する。

上記電力貯蔵システムの制御装置は、前記電力貯蔵システムが、各前記組電池に対応付けられた、各前記組電池間の電圧調整を行う複数のコンバータと、各前記組電池に対応付けられた、前記コンバータと前記電力系統側との間に設けられる複数の切替手段とを具備し、前記電力系統側の電力需要が安定したことが検出された場合に、前記切替手段を非接続状態にされた一部の前記組電池と、前記切替手段が接続状態のままとされていた前記組電池との全ての前記組電池を、前記電力系統に連系させ、各前記コンバータによって電力調整させた後、通常運転させることとしてもよい。
これにより、全ての組電池を電力系統に安全に連系させることができる。

上記電力貯蔵システムの制御装置は、前記電力貯蔵システムが、各前記組電池に対応付けられた、各前記組電池間の電圧調整を行う複数のコンバータと、各前記組電池に対応付けられた、前記コンバータと前記電力系統側との間に設けられる複数の切替手段とを具備し、他の前記組電池に対応付けられた前記切替手段を非接続状態にし、一部の前記組電池に対応付けられた前記切替手段を接続状態にし、他の前記組電池に設定していた充電量と共通の充電量を、一部の前記組電池に設定する充電量とし、充放電制御させた後、前記電力系統に連系させることとしてもよい。
これにより、全ての組電池を電力系統に安全に連系させることができる。

本発明は、上記いずれかに記載の電力貯蔵システムの制御装置を具備する電力貯蔵システムを提供する。

本発明は、電力系統に接続される一の電力変換器に対して、二次電池を有する組電池が複数並列に接続される電力貯蔵システムの制御方法であって、満充電状態より低い電池容量である充電上限値と放電終止状態より高い電池容量である放電下限値との区間で示される前記組電池の充放電許容範囲は、前記充放電許容範囲側に設けられる前記充電上限値からの所定範囲を示す上限維持範囲、及び前記充放電許容範囲側に設けられる前記放電下限値からの所定範囲を示す下限維持範囲のうち、少なくとも一つの範囲と、前記上限維持範囲及び前記下限維持範囲以外の区間である通常運転範囲とを有し、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲または前記下限維持範囲となったことが検出された場合に、全ての前記組電池を、前記通常運転範囲の方向に充放電制御する充放電制御過程を有する電力貯蔵システムの制御方法を提供する。

本発明は、電力系統に接続される一の電力変換器に対して、二次電池を有する組電池が複数並列に接続される電力貯蔵システムの制御プログラムであって、満充電状態より低い電池容量である充電上限値と放電終止状態より高い電池容量である放電下限値との区間で示される前記組電池の充放電許容範囲は、前記充放電許容範囲側に設けられる前記充電上限値からの所定範囲を示す上限維持範囲、及び前記充放電許容範囲側に設けられる前記放電下限値からの所定範囲を示す下限維持範囲のうち、少なくとも一つの範囲と、前記上限維持範囲及び前記下限維持範囲以外の区間である通常運転範囲とを有している場合に、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲または前記下限維持範囲に到達したことが検出された場合に、全ての前記組電池を、前記通常運転範囲の方向に充放電制御する充放電制御処理をコンピュータに実行させるための電力貯蔵システムの制御プログラムを提供する。

本発明は、電力貯蔵システムのシステム効率を向上できるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る電力貯蔵システムの概略構成を示した図である。充電率と電圧値との関係の一例を示した図である。従来技術を用いた場合と本発明の制御装置を用いた場合との充電率の時系列変化を比較した一例を示した図である。本発明の第２の実施形態に係る電力貯蔵システムの概略構成を示した図である。

以下に、本発明に係る電力貯蔵システムの制御装置及び方法並びにプログラム、それを備えた電力貯蔵システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力貯蔵システム１の概略構成を示した図である。図１に示されるように、電力貯蔵システム１は、電力貯蔵装置１０及び制御装置３を備えている。
電力貯蔵装置１０は、１個のパワーコンディショナ（電力変換器）２、二次電池からなるｎ個の組電池Ａ１〜Ａｎ、及び組電池Ａ１〜Ａｎに対応付けられたｎ個のバッテリマネジメントシステム（以下「ＢＭＳ」という）１〜ｎを備えており、１個のパワーコンディショナ（ＰｏｗｅｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＳｕｂｓｙｓｔｅｍ：以下「ＰＣＳ」という）に対して、ｎ個の組電池Ａ１〜Ａｎが並列に接続される構成となっている。なお、以下特に明記しない場合には、組電池Ａ１〜Ａｎは組電池Ａとし、ＢＭＳ１〜ＢＭＳｎはＢＭＳと記述する。また、電力系統４には、電力貯蔵装置１０と負荷５が接続されている。

ＰＣＳ２は、電力系統４と接続されており、電力系統４から取得した交流電力を直流電力に変換し、組電池Ａ側に出力する。また、パワーコンディショナ２は、組電池Ａ側から放電された直流電力を交流電力に変換し、電力系統側に送電する。
組電池Ａは、二次電池から構成されている。また、本実施形態で使用する二次電池は、内部抵抗が低い組電池であり、例えば、リチウム二次電池とする。
ＢＭＳは、各組電池Ａに対応して設けられており、対応する組電池Ａの電池電圧、各セル電圧、満充電状態に対する充電率ＳＯＣを含む情報を図示しないセンサ等によって計測し、電池電圧情報として制御装置３に出力する。

本実施形態に係る二次電池は、図２に示されるように、充電率ＳＯＣに応じた各範囲が規定されている。例えば、各二次電池は、満充電状態（例えば、ＳＯＣ＝１００％）より低い電池容量である充電上限値（例えば、ＳＯＣ=９０％）と放電終止状態（例えば、ＳＯＣ＝０％）より高い電池容量である放電下限値（例えば、ＳＯＣ＝１０％）との区間で示される組電池の充放電許容範囲は、充放電許容範囲側に設けられる充電上限値から上限維持制御設定値までの所定範囲を示す上限維持範囲（イ）、及び充放電許容範囲側に設けられる放電下限値から下限維持制御設定値までの所定範囲を示す下限維持範囲（エ）のうち、少なくとも一つの範囲と、上限維持範囲及び下限維持範囲以外の区間である通常運転範囲（ウ）とを有している。本実施形態においては、充放電許容範囲は上限維持範囲及び下限維持範囲を有していることとする。また、範囲（ア）及び範囲（オ）は、充放電が停止される領域である。

制御装置３は、充放電制御部（充放電制御手段）２０を備えている。
充放電制御部２０は、少なくとも一の二次電池の電池容量が、上限維持範囲（イ）または下限維持範囲（エ）に到達したことを検出した場合に、全ての組電池Ａ１〜Ａｎを、通常運転範囲（ウ）の方向に充放電制御する。また、充放電制御部２０は、二次電池のセル電圧、または二次電池の充電率ＳＯＣのうち、少なくとも一方に基づいて、二次電池の電池容量を算出する。本実施形態においては、二次電池の充電率ＳＯＣにより電池容量を算出することとして説明する。

具体的には、電力貯蔵システム１が電力系統４と連系している場合に、充放電制御部２０は、少なくとも一の二次電池の電池容量が、上限維持範囲（イ）に到達したことを検出した場合に、組電池Ａ１〜Ａｎのそれぞれに対し、電力系統側から充電指令を取得したか否かに関わらず、充電を制限させる充電制限指令を出力する。
或いは、電力貯蔵システム１が単独運転している場合に、充放電制御部２０は、少なくとも一の二次電池の電池容量が、上限維持範囲（イ）に到達したことを検出した場合に、余剰電力の充電を行わせないように充電を制限させる充電制限指令を出力する。

これにより、充電制限指令を取得した各組電池Ａは、上位の管理システムからの充電指令に従わず（つまり、充電せず）、放電指令のみに従う（つまり、放電する）ので、充電を継続させるような範囲（ア）の方向でなく、放電を継続させるような通常運転範囲（ウ）の方向に制御されることとなる。
このように、上限維持範囲（イ）に到達した時点以降において、各組電池Ａを充電させない状態であれば、少なくとも制御装置３の電力消費により蓄電電力が消費されるため、満充電を超えた過充電状態等の危険な状態にはならない。

組電池Ａの充放電許容範囲は、上限維持範囲の下限値に上限維持制御解除設定値を設け、充放電制御部２０は、各二次電池のセル電圧及び二次電池の充電率ＳＯＣが、上限維持制御解除設定値（カ）となったことを検出した場合に、充放電制御を解除する。これにより、一旦充電制限がかけられても、確実に通常運転状態に戻すことができる。

充放電制御部２０は、少なくとも一の二次電池の電池容量が、下限維持範囲（エ）に到達したことを検出した場合に、組電池Ａ１〜Ａｎのそれぞれに対し、所定値で強制的に充電をさせる強制充電指令を出力する。
これは、下限維持範囲に到達した場合は、更なる放電を防止するために放電電力を制限したとしても、制御装置３における電力消費があるため、放電を止めることはできず、より危険な状態（放電終止を超えた過放電状態）に陥る虞がある。そのため、電力貯蔵システム１を安全な状態に維持するため、電力系統側（上位側）から指令を取得したか否かに関わらず、強制的に充電を行わせることにより、危険な状態を防ぐ。

また、下限維持制御に到達する場合には、電力系統側では負荷５が多い状態であり、電力貯蔵システム１としては放電（電力系統側への補償）が求められている場合が想定される。しかし、通常運転状態に早急に復帰する必要があるものの、充電電力を大きくすると、電力系統側から見て負荷５が増加する方向になるため、好ましくない。そのため、ローカル（電力貯蔵システム１側）の判断で、強制充電を行う場合は小さな固定電力値（例えば、５〔ｋＷ〕）で充電をし、電力系統側に対する負荷５が増大しないようにすることが好ましい。

また、組電池の充放電許容範囲は、下限維持範囲の上限値に下限維持制御解除設定値（キ）を設け、充放電制御部２０は、各二次電池のセル電圧及び二次電池の充電率ＳＯＣが、下限維持制御解除設定値（キ）となったことを検出した場合に、充放電制御を解除する。これにより、一旦強制充電制御がなされても、確実に通常運転状態に戻すことができる。

以下に、本実施形態に係る電力貯蔵システム１の制御装置３の作用を説明する。
電力貯蔵システム１の充電状態が続き、電力貯蔵システム１に設けられる組電池Ａ１〜Ａｎ内の少なくとも１つの二次電池のセル電圧値、または充電率ＳＯＣのどちらか一方が、上限維持制御設定値に到達したことが検出されると、充放電制御部２０から組電池Ａ１〜Ａｎに対し、充電制限指令が出力される。電力貯蔵システム１が電力系統４と接続されている場合に充電制限指令を取得した組電池Ａ１〜Ａｎは、電力系統側から充電指令を取得した場合であっても充電がされない。充電制限指令を取得した組電池Ａ１〜Ａｎは、放電が継続される。制御装置３の消費電力の影響により組電池Ａ１〜Ａｎ内の全ての二次電池のセル電圧値、及び充電率ＳＯＣが上限維持制御解除設定値まで低下したことが検出されると、充放電制御部２０から各組電池Ａ１〜Ａｎに対し、充放電制御を解除する指令が出力される。

一方、電力貯蔵システム１の放電状態が続き、電力貯蔵システム１に設けられる組電池Ａ１〜Ａｎ内の少なくとも１つの二次電池のセル電圧値、または充電率ＳＯＣのどちらか一方が、下限維持制御設定値に到達したことが検出されると、充放電制御部２０から組電池Ａ１〜Ａｎに対し、強制充電指令が出力される。全ての組電池Ａ１〜Ａｎは、所定の大きさの固定電力値（例えば、５〔ｋＷ〕）により充電が継続され、組電池Ａ１〜Ａｎ内の全ての二次電池のセル電圧値、及び充電率ＳＯＣが下限維持制御解除設定値まで上昇したことが検出されると、充放電制御部２０から各組電池Ａ１〜Ａｎに対し、充放電制御を解除する指令が出力される。

以上説明してきたように、本実施形態に係る電力貯蔵システム１の制御装置３及び方法、それを備えた電力貯蔵システム１によれば、組電池Ａの電池容量が、充電上限値及び放電下限値であると検出されてから充放電制御するのでなく、充電上限値から所定範囲に設けられた上限維持範囲（イ）、または放電下限値から所定範囲に設けられた下限維持範囲（エ）に到達したことが検出された場合に、組電池Ａの電池容量が通常運転範囲（ウ）となる方向に充放電制御されるので、充電上限値または放電下限値に到達するまでの時間を遅らせることができ、電力貯蔵システム１のシステム効率向上につながる。

また、上限維持制御解除設定値及び下限維持制御解除設定値を設けることにより、充放電制御を解除することができるので、確実に通常運転に戻すことができる。
下限維持範囲に到達した場合は、更なる放電を防止するために放電電力を制限したとしても制御装置における電力消費があるため、危険な状態（放電末期を超えた過放電状態）に陥る虞がある。そのため、電力貯蔵システムを安全な状態に維持するため、電力系統側（上位側）からの指令の有無に関わらず、強制的に充電を行わせることにより、危険な状態を防いでいる。

〔変形例１〕
上記実施形態においては、二次電池のセル電圧値または充電率ＳＯＣのいずれか１つが下限維持範囲（エ）に到達し、充放電制御部２０により強制充電を行う場合は、所定の固定電力値（例えば、５〔ｋＷ〕）で充電をしていたが、固定電力値で制御することに代えて、各組電池Ａ１〜Ａｎに対し、所定の固定電力値（所定値）、または電力系統側から取得した充電電力指令のうち、どちらか一方の大きい充電値により、充電をさせるようにしてもよい。例えば、固定電力値が５〔ｋＷ〕であり、電力系統側からの充電電力指令値が１０〔ｋＷ〕である場合には、電力系統４からの指令値である「１０〔ｋＷ〕」に従って充電を行う。

或いは、各組電池Ａ１〜Ａｎに対し、所定の固定電力値（所定値）、または電力系統側の余剰電力が大きく、それに対してローカルで演算された結果得られた充電電力値のうち、どちらか一方の大きい値により、充電をさせるようにしてもよい。
このように、所定の固定電力値、または電力系統側に関連する充電電力値のうち、大きい値によって充電を行うことにより、速やかに下限維持制御解除設定値に到達させることができ、通常運転への復帰を早めることができる。

〔変形例２〕
電力貯蔵システム１の制御装置３の充放電制御部２０は、少なくとも一の二次電池の電池容量が、下限維持範囲に到達したことを検出し、かつ、電力系統４の電力余剰状態が検出された場合に、充電量を増大させるゲインを与え、充放電制御することとしてもよい。これにより、電力系統４に余剰電力があれば、充電量を増やすことができるので、速やかに通常運転に復帰させることができる。

〔変形例３〕
電力貯蔵システム１の制御装置３の充放電制御部２０は、二次電池の電池容量が、充電上限値または放電下限値に近づくにつれて、充放電を抑制させるゲインを与え、充放電制御することとしてもよい。このような制御をした場合の充電率ＳＯＣの時系列変化の一例が、図３に示されている。
図３は、従来技術を用いた場合と本発明の制御装置を用いた場合との充電率ＳＯＣの時系列変化が比較して示されている。本発明の制御装置による充放電制御がされている場合には、充電上限値９０％に近づくにつれて充電が抑制されていることがわかる。

このように、充電上限値（または放電下限値）に近づくにつれて、充放電を抑制させるゲインが与えられ制御されることで、電池容量が上下限値までの到達時間を遅くすることができ、また、その間も充放電を継続することが可能になる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について、図４を用いて説明する。
本実施形態に係る制御装置３は、電力貯蔵システム１の組電池Ａ１〜Ａｎにそれぞれ対応付けてコンバータＤ１〜Ｄｎと、切替部（切替手段）Ｃ１〜Ｃｎを設ける点で、上記第１の実施形態と異なる。以下、本実施形態の制御装置３について、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。また、特に明記しない場合にはコンバータはコンバータＤ、切替部は切替部Ｃと示す。

コンバータＤ１〜Ｄｎは、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、各組電池Ａ１〜Ａｎにそれぞれ対応付けられ、電力系統４から対応する組電池Ａに流す充電電流を制御する。
切替部Ｃ１〜Ｃｎは、組電池Ａ１〜Ａｎに対応付けられ、コンバータＤ１〜Ｄｎと電力系統側との間に設けられる。切替部Ｃは、接続状態にすると対応する組電池Ａと電力系統４とを連系させ、非接続状態にすると対応する組電池Ａと電力系統４とを解列させる。
充放電制御部２０´は、少なくとも一の二次電池の電池容量が、上限維持範囲または下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、一部の組電池Ａに対応付けられた切替部Ｃを非接続状態にし、他の組電池Ａに対応付けられた切替部Ｃが接続状態のままとなっている組電池Ａを、上限維持制御解除設定値または下限維持制御解除設定値まで復帰させる。

また、充放電制御部２０´は、所定条件を検出した場合に、切替部Ｃを非接続状態にされた一部の組電池Ａと、切替部Ｃが接続状態のままとされていた組電池Ａとを含む全ての組電池を電力系統４に連系させ、コンバータＤを介して、各二次電池間のセル電圧均等化（セルバランス）制御をし、通常運転させる。
なお、上記所定条件とは、例えば、電力系統側の電力需要が安定した場合、電力貯蔵システム１の上位の管理システムからの指令を取得した場合などである。
また、電力系統側の電力需要が安定したか否かは、図４に示されるように、負荷５と電力貯蔵システム１とが接続される経路上に電流計ＣＴを設け、電流計ＣＴで計測された電流値が所定値以下となったか否かに基づいて判定する。

以下に、本実施形態に係る電力貯蔵システム１の制御装置の作用について、図４を用いて説明する。ここで、接続非接続を切り替える切替部Ｃの選定方法は一例を示しており、限定されるものではない。
充放電制御部２０´は、少なくとも一の二次電池の電池容量が、上限維持範囲または下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、上限維持範囲または下限維持範囲に到達していない二次電池を含む組電池Ａに対応する切替部Ｃ４〜Ｃｎを非接続状態にし、ｎ個並列化した組電池Ａのうち一部の組電池Ａ４〜Ａｎを解列させる（図４の（１）参照）。充放電制御される、他の組電池Ａ１〜Ａ３に対応付けられる切替部Ｃ１〜Ｃ３は接続状態のままとされる。組電池Ａ１〜Ａ３は、電力系統４と連系された状態になっているので、組電池Ａ１〜Ａ３の電池容量を上限維持制御解除設定値または下限維持制御解除設定値まで復帰させるよう充放電制御され、部分運転にて電力系統側に対しての通常運転を再開する（図４の矢印（２）参照）。

解列した組電池Ａ４〜Ａｎは、電力系統側の電力需要が安定したことの検知（または、上位管理システムからの指令受信）に基づいて、切替部Ｃ４〜Ｃｎを接続状態に切り替え、電力系統４と連系を行う（図４の矢印（３）参照）。全ての組電池Ａが連系された状態となると、ＤＣ／ＤＣコンバータにより各二次電池間のセル電圧均等化（セルバランス）制御が行われ、各組電池Ａ間の充電量が合わせ込みされ、通常運転に復帰する。

このように、充放電制御されない組電池Ａを一旦解列させた状態で、充放電制御される組電池Ａを上限維持制御解除設定値（または下限維持制御解除設定値）まで復帰させることにより、部分運転にて電力系統側に対して速やかな通常運転の再開を提供する。また、コンバータＤによりセルバランス制御がなされ、全ての組電池Ａを電力系統４に安全に連系させることができる。
なお、上記例では、組電池Ａ４〜Ａｎを解列させる方法として、切替部Ｃ４〜Ｃｎを非接続状態にすることとして説明していたが、これに限定されず、例えば、解列させる組電池Ａ４〜Ａｎに対応するＤＣ／ＤＣコンバータＤ４〜Ｄｎの出力を制限する、若しくは解列させてもよい。

〔変形例〕
また、本実施形態においては、通常運転に戻す場合に、切替部Ｃを全て接続状態にしていたが、これに限定されない。例えば、切替部Ｃが接続状態とされていた組電池Ａ１〜Ａ３に対応付けられた切替部Ｃ１〜Ｃ３を非接続状態にし、切替部Ｃが非接続状態とされていた組電池Ａ４〜Ａｎに対応付けられた切替部Ｃ４〜Ｃｎを接続状態にし、組電池Ａ１〜Ａ３に設定していた充電量と共通の充電量を、組電池Ａ４〜Ａｎに設定する充電量として充放電制御させた後、電力系統４に連系させる。つまり、全ての組電池Ａを連系する前に、各組電池Ａ間の充電量の合わせ込みを行った後、全ての組電池Ａを連系させ、通常運転に復帰することとしてもよい。

１電力貯蔵システム
２パワーコンディショナ（ＰＣＳ）
３制御装置（制御手段）
１０電力貯蔵装置
Ａ１〜Ａｎ組電池
ＢＭＳ１〜ＢＭＳｎバッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）
Ｃ１〜Ｃｎ切替部（切替手段）
Ｄ１〜Ｄｎコンバータ

Claims

電力系統に接続される一の電力変換器に対して、二次電池を有する組電池が複数並列に接続される電力貯蔵システムの制御装置であって、
満充電状態より低い電池容量である充電上限値と放電終止状態より高い電池容量である放電下限値との区間で示される前記組電池の充放電許容範囲は、前記充放電許容範囲側に設けられる前記充電上限値からの所定範囲を示す上限維持範囲、及び前記充放電許容範囲側に設けられる前記放電下限値からの所定範囲を示す下限維持範囲のうち、少なくとも一つの範囲と、前記上限維持範囲及び前記下限維持範囲以外の区間である通常運転範囲とを有し、
少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲または前記下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、全ての前記組電池を、前記通常運転範囲の方向に充放電制御する充放電制御手段を具備し、
前記充放電制御手段は、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、各前記組電池に対し、所定値、または前記電力系統側から取得した充電電力指令のうち、どちらか一方の大きい充電値により、充電をさせる電力貯蔵システムの制御装置。
電力系統に接続される一の電力変換器に対して、二次電池を有する組電池が複数並列に接続される電力貯蔵システムの制御装置であって、
満充電状態より低い電池容量である充電上限値と放電終止状態より高い電池容量である放電下限値との区間で示される前記組電池の充放電許容範囲は、前記充放電許容範囲側に設けられる前記充電上限値からの所定範囲を示す上限維持範囲、及び前記充放電許容範囲側に設けられる前記放電下限値からの所定範囲を示す下限維持範囲のうち、少なくとも一つの範囲と、前記上限維持範囲及び前記下限維持範囲以外の区間である通常運転範囲とを有し、
少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲または前記下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、全ての前記組電池を、前記通常運転範囲の方向に充放電制御する充放電制御手段を具備し、
前記電力貯蔵システムが、各前記組電池に対応付けられた、各前記組電池間の電圧調整を行う複数のコンバータと、各前記組電池に対応付けられた、前記コンバータと前記電力系統側との間に設けられる複数の切替手段とを具備する場合に、
前記充放電制御手段は、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲または前記下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、一部の前記組電池に対応付けられた前記切替手段を非接続状態にし、前記組電池に対応付けられた前記切替手段が接続状態のままとなっている他の前記組電池を、前記上限維持範囲の下限値に設けられる上限維持制御解除設定値または前記下限維持範囲の上限値に設けられる下限維持制御解除設定値まで充放電制御させる電力貯蔵システムの制御装置。
前記充放電制御手段は、前記二次電池のセル電圧、または前記二次電池の充電率の少なくとも一方に基づいて、前記二次電池の電池容量を算出する請求項１又は請求項２に記載の電力貯蔵システムの制御装置。
前記電力貯蔵システムが前記電力系統と連系している場合に、
前記充放電制御手段は、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲に到達したことを検出した場合に、各前記組電池に対し、前記電力系統側から充電指令を取得したか否かに関わらず、充電を制限させる充電制限指令を出力する請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力貯蔵システムの制御装置。
前記組電池の前記充放電許容範囲は、前記上限維持範囲の下限値に上限維持制御解除設定値を設け、
前記充放電制御手段は、各前記二次電池のセル電圧及び前記二次電池の充電率が、前記上限維持制御解除設定値となったことを検出した場合に、充放電制御を解除する請求項３又は請求項４に記載の電力貯蔵システムの制御装置。
前記充放電制御手段は、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、各前記組電池に対し、所定値で強制的に充電をさせる強制充電指令を出力する請求項１から請求項５のいずれかに記載の電力貯蔵システムの制御装置。
前記組電池の前記充放電許容範囲は、前記下限維持範囲の上限値に下限維持制御解除設定値を設け、
前記充放電制御手段は、各前記二次電池のセル電圧及び前記二次電池の充電率が、前記下限維持制御解除設定値となったことを検出した場合に、充放電制御を解除する請求項１から６のいずれかに記載の電力貯蔵システムの制御装置。
前記充放電制御手段は、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、各前記組電池に対し、所定値、または前記電力系統側から取得した充電電力指令のうち、どちらか一方の大きい充電値により、充電をさせる請求項２に記載の電力貯蔵システムの制御装置。
前記充放電制御手段は、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記下限維持範囲に到達したことを検出し、かつ、前記電力系統の電力余剰状態が検出された場合に、充電量を増大させるゲインを与え、充放電制御する請求項１から請求項８のいずれかに記載の電力貯蔵システムの制御装置。
前記充放電制御手段は、前記二次電池の電池容量が、前記充電上限値または前記放電下限値に近づくにつれて、充放電を抑制させるゲインを与え、充放電制御する請求項１から請求項９のいずれかに記載の電力貯蔵システムの制御装置。
前記電力貯蔵システムは、
各前記組電池に対応付けられた、各前記組電池間の電圧調整を行う複数のコンバータと、
各前記組電池に対応付けられた、前記コンバータと前記電力系統側との間に設けられる複数の切替手段とを具備する場合に、
前記充放電制御手段は、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲または前記下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、一部の前記組電池に対応付けられた前記切替手段を非接続状態にし、前記組電池に対応付けられた前記切替手段が接続状態のままとなっている他の前記組電池を、前記上限維持範囲の下限値に設けられる上限維持制御解除設定値または前記下限維持範囲の上限値に設けられる下限維持制御解除設定値まで充放電制御させる請求項１に記載の電力貯蔵システムの制御装置。
前記電力貯蔵システムが、各前記組電池に対応付けられた、各前記組電池間の電圧調整を行う複数のコンバータと、各前記組電池に対応付けられた、前記コンバータと前記電力系統側との間に設けられる複数の切替手段とを具備し、
前記電力系統側の電力需要が安定したことが検出された場合に、
前記切替手段を非接続状態にされた一部の前記組電池と、前記切替手段が接続状態のままとされていた前記組電池との全ての前記組電池を、前記電力系統に連系させ、各前記コンバータによって電力調整させた後、通常運転させる請求項２から１１の何れか１項に記載の電力貯蔵システムの制御装置。
前記電力貯蔵システムが、各前記組電池に対応付けられた、各前記組電池間の電圧調整を行う複数のコンバータと、各前記組電池に対応付けられた、前記コンバータと前記電力系統側との間に設けられる複数の切替手段とを具備し、
他の前記組電池に対応付けられた前記切替手段を非接続状態にし、一部の前記組電池に対応付けられた前記切替手段を接続状態にし、他の前記組電池に設定していた充電量と共通の充電量を、一部の前記組電池に設定する充電量とし、充放電制御させた後、前記電力系統に連系させる請求項２から１１の何れか１項に記載の電力貯蔵システムの制御装置。
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の電力貯蔵システムの制御装置を具備する電力貯蔵システム。
電力系統に接続される一の電力変換器に対して、二次電池を有する組電池が複数並列に接続される電力貯蔵システムの制御方法であって、
満充電状態より低い電池容量である充電上限値と放電終止状態より高い電池容量である放電下限値との区間で示される前記組電池の充放電許容範囲は、前記充放電許容範囲側に設けられる前記充電上限値からの所定範囲を示す上限維持範囲、及び前記充放電許容範囲側に設けられる前記放電下限値からの所定範囲を示す下限維持範囲のうち、少なくとも一つの範囲と、前記上限維持範囲及び前記下限維持範囲以外の区間である通常運転範囲とを有し、
少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲または前記下限維持範囲となったことが検出された場合に、全ての前記組電池を、前記通常運転範囲の方向に充放電制御する充放電制御過程を有し、
前記充放電制御過程は、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、各前記組電池に対し、所定値、または前記電力系統側から取得した充電電力指令のうち、どちらか一方の大きい充電値により、充電をする電力貯蔵システムの制御方法。
電力系統に接続される一の電力変換器に対して、二次電池を有する組電池が複数並列に接続される電力貯蔵システムの制御方法であって、
満充電状態より低い電池容量である充電上限値と放電終止状態より高い電池容量である放電下限値との区間で示される前記組電池の充放電許容範囲は、前記充放電許容範囲側に設けられる前記充電上限値からの所定範囲を示す上限維持範囲、及び前記充放電許容範囲側に設けられる前記放電下限値からの所定範囲を示す下限維持範囲のうち、少なくとも一つの範囲と、前記上限維持範囲及び前記下限維持範囲以外の区間である通常運転範囲とを有し、
少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲または前記下限維持範囲となったことが検出された場合に、全ての前記組電池を、前記通常運転範囲の方向に充放電制御する充放電制御過程を有し、
前記電力貯蔵システムが、各前記組電池に対応付けられた、各前記組電池間の電圧調整を行う複数のコンバータと、各前記組電池に対応付けられた、前記コンバータと前記電力系統側との間に設けられる複数の切替手段とを具備する場合に、
前記充放電制御過程は、少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲または前記下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、一部の前記組電池に対応付けられた前記切替手段を非接続状態にし、前記組電池に対応付けられた前記切替手段が接続状態のままとなっている他の前記組電池を、前記上限維持範囲の下限値に設けられる上限維持制御解除設定値または前記下限維持範囲の上限値に設けられる下限維持制御解除設定値まで充放電制御させる電力貯蔵システムの制御方法。
電力系統に接続される一の電力変換器に対して、二次電池を有する組電池が複数並列に接続される電力貯蔵システムの制御プログラムであって、
満充電状態より低い電池容量である充電上限値と放電終止状態より高い電池容量である放電下限値との区間で示される前記組電池の充放電許容範囲は、前記充放電許容範囲側に設けられる前記充電上限値からの所定範囲を示す上限維持範囲、及び前記充放電許容範囲側に設けられる前記放電下限値からの所定範囲を示す下限維持範囲のうち、少なくとも一つの範囲と、前記上限維持範囲及び前記下限維持範囲以外の区間である通常運転範囲とを有している場合に、
少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲または前記下限維持範囲に到達したことが検出された場合に、全ての前記組電池を、前記通常運転範囲の方向に充放電制御し、
少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、各前記組電池に対し、所定値、または前記電力系統側から取得した充電電力指令のうち、どちらか一方の大きい充電値により、充電をする充放電制御処理をコンピュータに実行させるための電力貯蔵システムの制御プログラム。
電力系統に接続される一の電力変換器に対して、二次電池を有する組電池が複数並列に接続される電力貯蔵システムの制御プログラムであって、
満充電状態より低い電池容量である充電上限値と放電終止状態より高い電池容量である放電下限値との区間で示される前記組電池の充放電許容範囲は、前記充放電許容範囲側に設けられる前記充電上限値からの所定範囲を示す上限維持範囲、及び前記充放電許容範囲側に設けられる前記放電下限値からの所定範囲を示す下限維持範囲のうち、少なくとも一つの範囲と、前記上限維持範囲及び前記下限維持範囲以外の区間である通常運転範囲とを有している場合に、
少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲または前記下限維持範囲に到達したことが検出された場合に、全ての前記組電池を、前記通常運転範囲の方向に充放電制御し、
前記電力貯蔵システムが、各前記組電池に対応付けられた、各前記組電池間の電圧調整を行う複数のコンバータと、各前記組電池に対応付けられた、前記コンバータと前記電力系統側との間に設けられる複数の切替手段とを具備する場合に、
少なくとも一の前記二次電池の電池容量が、前記上限維持範囲または前記下限維持範囲に到達したことを検出した場合に、一部の前記組電池に対応付けられた前記切替手段を非接続状態にし、前記組電池に対応付けられた前記切替手段が接続状態のままとなっている他の前記組電池を、前記上限維持範囲の下限値に設けられる上限維持制御解除設定値または前記下限維持範囲の上限値に設けられる下限維持制御解除設定値まで充放電制御する充放電制御処理をコンピュータに実行させるための電力貯蔵システムの制御プログラム。