JP6359948B2

JP6359948B2 - 蓄電装置及び蓄電装置の制御方法

Info

Publication number: JP6359948B2
Application number: JP2014220764A
Authority: JP
Inventors: 岡田　誠司; 誠司岡田; 福田　竜也; 竜也福田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2018-07-18
Anticipated expiration: 2034-10-29
Also published as: JP2016092862A

Description

本発明は、蓄電装置及び蓄電装置の制御方法に関するものである。

太陽電池や蓄電池のような分散電源を系統に連系させて制御するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

蓄電池は、系統からの電力により充電することが可能であるが、蓄電池の充電に必要な電気料金を抑えるためには、電気料金が低価格な夜間に充電を完了することが好ましい。

特開２０１１−１０１５２３号公報

しかしながら、例えば、リチウムイオン電池のように、低温時に充電電流を小さくする制御をする必要のある蓄電池の場合、低温時には、夜間に蓄電池の充電を完了することができない場合があった。

これに対処するため、例えば、リチウムイオン電池にヒータを巻き付けておき、低温時にはヒータでリチウムイオン電池を加熱することが考えられる。しかしながら、ヒータを用いると、ヒータを加熱するための電力が必要となり、また、ヒータを追加することによる構成部品の増加を招き、ひいては機器コストの上昇を引き起こしてしまう。

かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、機器コストを上昇させることなく、低温時において電気料金を抑えて蓄電池の充電を完了することができる蓄電装置及び蓄電装置の制御方法を提供することにある。

本発明の実施形態に係る蓄電装置は、時間帯によって電気料金が異なる系統に接続する蓄電装置であって、前記系統から供給される電力により充電され、温度に応じて充電電流量が変わる蓄電池と、前記蓄電池の温度に応じて前記蓄電池の充電電流を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記蓄電池を放電させずに前記蓄電池を充電する制御を実行する場合の電気料金と、前記蓄電池を放電させて前記蓄電池の温度を上昇させた後に前記蓄電池を充電する制御を実行する場合の電気料金とを比較し、電気料金が低価格となるように前記蓄電池の充電電流の制御を実行することを特徴とするものである。

また、本発明の実施形態に係る蓄電装置の制御方法は、時間帯によって電気料金が異なる系統に接続し、当該系統から供給される電力により充電され、温度に応じて充電電流量が変わる蓄電池と、当該蓄電池の温度に応じて当該蓄電池の充電電流を制御する制御部とを備える蓄電装置の制御方法であって、前記制御部が、前記蓄電池を放電させずに前記蓄電池を充電する制御を実行する場合の電気料金と、前記蓄電池を放電させて前記蓄電池の温度を上昇させた後に前記蓄電池を充電する制御を実行する場合の電気料金とを比較し、電気料金が低価格となるように前記蓄電池の充電電流の制御を実行するステップを含むものである。

本発明に係る蓄電装置及び蓄電装置の制御方法によれば、機器コストを上昇させることなく、低温時において電気料金を抑えて蓄電池の充電を完了することができる。

本発明の一実施形態に係る蓄電装置を含む分散電源システムの概略構成を示す図である。蓄電池の温度と充電電流との関係を示すデータの一例である。蓄電池に放電電流を流した際の蓄電池の温度上昇の様子の一例を示す図である。蓄電池を放電させずに充電した場合の電気料金の一例を示す図である。蓄電池を１０Ａの放電電流で放電させてから１０Ａの充電電流で充電した場合の電気料金の一例を示す図である。蓄電池を２０Ａの放電電流で放電させてから３０Ａの充電電流で充電した場合の電気料金の一例を示す図である。蓄電池を３０Ａの放電電流で放電させてから３０Ａの充電電流で充電した場合の電気料金の一例を示す図である。蓄電池を２０Ａの放電電流で放電させてから３０Ａの充電電流で充電した場合の電気料金の他の例を示す図である。蓄電池を２０Ａの放電電流で放電させてから３０Ａの充電電流で充電した場合の電気料金のさらに他の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電装置１０を含む分散電源システム１の概略構成を示す図である。分散電源システム１は、蓄電装置１０、電力管理装置２０、負荷３０及び電流センサ４０を備える。図１において、各機能ブロックを結ぶ実線は電力線を示し、破線は通信線を示す。通信線が示す接続は、有線接続であってもよいし、無線接続であってもよい。

蓄電装置１０は、系統５０に接続して用いられ、負荷３０に電力を供給する。また、蓄電装置１０は、系統５０から供給される電力により充電可能である。蓄電装置１０の構成及び機能の詳細については後述する。

電力管理装置２０は、例えば有線又は無線ＬＡＮ（Local Area Network）によって、蓄電装置１０、負荷３０及び電流センサ４０と接続されている。電力管理装置２０は、蓄電装置１０及び負荷３０と所定の通信プロトコルにより通信可能である。通信プロトコルとしては、例えばＥＣＨＯＮＥＴＬｉｔｅ（登録商標）などを用いることができる。電力管理装置２０は、ＥＣＨＯＮＥＴＬｉｔｅによる通信によって、各種機器の情報を取得することもできるし、各種機器を制御することもできる。なお、ＥＣＨＯＮＥＴＬｉｔｅはあくまで一例であって、他の通信プロトコルであってもよい。また、電力管理装置２０は、電流センサ４０から負荷３０に流れる電流の情報を取得する。

負荷３０は、例えば電気機器などである。図１においては２台の負荷３０を示しているが、これは一例であり、負荷３０は任意の台数であってよい。

電流センサ４０は、負荷３０に流れる電流を検出し、検出した値を電力管理装置２０に送信する。

系統５０は、蓄電装置１０及び負荷３０に電力を供給する。系統５０が供給する電力は時間帯によって電気料金が異なり、昼間時間帯（請求項における「第１時間帯」、単に「昼間」とも称する）よりも、夜間時間帯（請求項における「第２時間帯」、単に「夜間」とも称する）の方が低価格であるものとする。具体的には、以下の説明においては、昼間時間帯の電気料金は３０［円／ｋＷｈ］、夜間時間帯の電気料金は１１［円／ｋＷｈ］であるものとする。また、「昼間時間帯」は７時から２３時迄であり、「夜間時間帯」は２３時から７時迄であるものとする。なお、電気料金、ならびに、「昼間時間帯」及び「夜間時間帯」の定義はあくまで一例として示すものであり、これに限られるものではない。

続いて、蓄電装置１０の構成及び機能について説明する。蓄電装置１０は、パワーコンディショナ１１、蓄電池１２、温度センサ１３、電流センサ１４、記憶部１５及び制御部１６を備える。

パワーコンディショナ１１は、蓄電池１２が放電する直流電力を交流電力に変換し、負荷３０に供給する。また、パワーコンディショナ１１は双方向であり、系統５０から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池１２に供給し、蓄電池１２を充電する。

蓄電池１２は、系統５０から供給される電力により充電される。蓄電池１２は、温度に応じて異なる充電電流で充電されるように制御部１６によって制御される。具体的には、蓄電池１２は、低温時には小さい充電電流で充電され、高温時には大きい充電電流で充電されるように制御される。蓄電池１２がリチウムイオン電池の場合は、通常、温度に応じて充電可能な電流値が異なる。このような蓄電池１２では、高温時に比べて低温時の方が、充電電流が小さくなる。そのため、蓄電池１２がリチウムイオン電池の場合は、低温時に大きな充電電流で充電すると、蓄電池１２の電極の劣化や蓄電池１２の破損等が生じる場合がある。よって、蓄電池１２がリチウムイオン電池である場合に、このように温度に応じて充電電流を制御する理由は、上述のようなリチウムイオン電池の破損を防ぐためである。

図２に、蓄電池１２の温度と充電電流の関係のデータの一例を示す。例えば、蓄電池温度Ｔが、５℃以上かつ１０℃未満であるとき、蓄電池１２は、３０［Ａ］の充電電流で充電されるように制御される。また、蓄電池温度Ｔが、−１５℃以上かつ−１０℃未満であるとき、蓄電池１２は、５［Ａ］の充電電流で充電されるように制御される。このように、図２に示す例においては、蓄電池１２は、低温の場合、極めて小さい充電電流で充電されることになる。

また、蓄電池１２は、放電することで温度上昇するという特性を有する。図３に、蓄電池１２の、放電電流と温度上昇との関係のデータの一例を示す。例えば、放電電流が１０［Ａ］であるとき、蓄電池１２は１時間後に２．０℃上昇する。また、放電電流が３０［Ａ］であるとき、蓄電池１２は１時間後に６．０℃上昇する。図３に示すように、放電電流が大きいほど、蓄電池１２の温度上昇は大きく、また、温度上昇は放電電流を流している時間にほぼ比例する。

再び図１に戻り、蓄電装置１０の各ブロックの説明を続ける。

温度センサ１３は、蓄電池１２の温度を検出し、検出した温度の値を制御部１６に送信する。なお、図１においては温度センサ１３が蓄電池１２の外部に配置される構成としているが、温度センサ１３は、蓄電池１２の内部に配置されていてもよい。この場合、例えば蓄電池１２に設けられた温度情報端子から、制御部１６に温度情報を送信してもよい。

電流センサ１４は、系統５０から蓄電池１２への充電電流、又は、蓄電池１２から負荷３０への放電電流を検出し、検出した値を制御部１６に送信する。

記憶部１５は、図２に示した蓄電池１２の温度と充電電流の関係のデータ、及び、図３に示した蓄電池１２の放電電流と温度上昇との関係のデータを記憶している。また、記憶部１５は、その他の各種情報を記憶している。

制御部１６は、蓄電装置１０全体を制御及び管理するものであり、例えばプロセッサにより構成することができる。

制御部１６は、温度センサ１３から取得した蓄電池１２の温度情報に応じて、パワーコンディショナ１１又は蓄電池１２を制御し、蓄電池１２を充電する際の充電電流を制御する。

制御部１６は、蓄電池１２が昼間に消費（放電）した電力を、電気料金が低価格な夜間に充電することができるように、蓄電池１２の電力を負荷３０に放電して蓄電池１２の温度を上昇させ、蓄電池１２の充電電流を大きくしてから蓄電池１２を充電する。この際、制御部１６は、蓄電池１２を放電させてから充電した場合の電気料金が、蓄電池１２を放電させずに充電した場合よりも低価格であるか否かを判定し、放電させてから充電した方が低価格であると判定した場合に、蓄電池１２を放電させて温度を上昇させてから充電する。なお、蓄電池１２から系統５０への逆潮流が可能である場合は、制御部１６は、蓄電池１２の放電電流を負荷３０に供給する代わりに、逆潮流として系統５０に供給してもよい。

制御部１６は、上述の電気料金の判定をする際、放電電流及び充電電流のいくつかの組み合わせについて電気料金を算出し、どの組み合わせが、蓄電池１２を放電させずに充電させた場合よりも電気料金が低価格であるかを判定する。

図４〜図９を参照し、放電電流と充電電流の具体的な組み合わせについて、制御部１６が電気料金を算出する様子を説明する。

［放電させずに充電する場合］
まず比較対象として、図４に、蓄電池１２を放電させずに充電した場合の電気料金の例を示す。電気料金の算出にあたっては、以下の値を前提とする。ただし、前提とする値はあくまで一例であって、これに限られるものではない。
系統電圧：１００［Ｖ］
蓄電池の充電効率：０．９
蓄電池の放電効率：０．８５
昼間時間帯電気料金：３０［円／ｋＷｈ］
夜間時間帯電気料金：１１［円／ｋＷｈ］
蓄電池の充電必要容量：６［ｋＷｈ］
蓄電池の温度：図２の範囲５（−１５℃≦Ｔ＜−１０℃）

昼間における蓄電池１２の放電電力量から蓄電池１２の充電必要容量が６［ｋＷｈ］である場合、蓄電池１２の充電効率は０．９であるため、蓄電池１２を充電するために必要な電力量は、
６／０．９＝６．６７［ｋＷｈ］
である。なお、説明に用いる数値については、適宜、四捨五入等により丸める。以後の説明に用いられる数値についても同様である。

蓄電池１２の温度が図２の範囲５（−１５℃≦Ｔ＜−１０℃）である場合、蓄電池１２の充電電流は５［Ａ］である。したがって、６．６７［ｋＷｈ］の電力量を充電するためにかかる時間は、
６．６７／（５×１００／１０００）＝１３．３［ｈ］
である。

この時間は、２３時から７時までの夜間時間帯（８時間）よりも長い時間であるので、夜間時間帯のみで蓄電池１２を充電することはできない。そのため、図４に示すように、２３時から７時までの８時間の間、夜間時間帯電気料金で蓄電池１２を充電した後、５．３時間（１３．３−８時間）の間、昼間時間帯電気料金で蓄電池１２を充電することになる。蓄電池の充電にかかる電気料金は、
電気料金＝夜間の充電代＋昼間の充電代
であるが、
充電代［円］＝電力［ｋＷ］×時間［ｈ］×１ｋＷｈあたりの電気料金［円／ｋＷｈ］
と算出できるため、
夜間の充電代＝（５×１００／１０００）×８×１１＝４４［円］
であり、
昼間の充電代＝（５×１００／１０００）×５．３×３０＝８０［円］
である。したがって、図４に示すように、
電気料金＝４４＋８０＝１２４［円］
である。

上記算出によって得られた電気料金（１２４［円］）が、蓄電池１２を放電させずに充電させた場合の電気料金（以下「非放電電気料金」と称する）であり、制御部１６は、蓄電池１２を放電させてから充電した場合の電気料金が非放電電気料金より低価格である場合に、蓄電池１２を放電させてから充電するという処理を実行する。

［放電電流１０Ａ、充電電流１０Ａの場合］
図５に、１０［Ａ］の放電電流で蓄電池１２を放電させ、その後、１０［Ａ］の充電電流で蓄電池１２を充電する場合の電気料金の例を示す。

制御部１６は、記憶部１５に記憶されている蓄電池温度と充電電流の関係のデータを参照し、充電電流を１０［Ａ］とするためには、蓄電池１２の温度範囲を範囲４（−１０℃≦Ｔ＜−５℃）まで上げる必要があると判定する。制御部１６は、蓄電池１２の温度範囲を範囲５から範囲４にするためには、５℃の温度上昇が必要であると判定する。

制御部１６は、記憶部１５に記憶されている放電電流と蓄電池１２の温度上昇の関係のデータ（図３）を参照し、１０［Ａ］の放電電流で５℃の温度上昇を達成するためには、２．５［ｈ］の間、放電電流を流す必要があると判定する。蓄電池１２の放電効率は０．８５であるため、制御部１６は、蓄電池１２を１０［Ａ］で２．５［ｈ］の間放電させるためには、
（１０×１００／１０００）×２．５／０．８５＝２．９４［ｋＷｈ］
の電力量が必要であると算出する。

なお、ここで、蓄電池１２を放電させて負荷３０に電力を供給することにより、その分の電力量だけ、系統５０から電力を買電せずに済むことになる。したがって、蓄電池１２を充電するために必要な電気料金を算出する際、買電せずに済む分の電気料金を差し引いて算出することができる。以後、蓄電池１２を放電させることにより、系統５０から買電せずに済む電気料金を、「非買電電気料金」と称する。

図５に示す例においては、非買電電気料金は、
非買電電気料金＝（１０×１００／１０００）×２．５×１１＝２７［円］
である。

続いて、制御部１６は、蓄電池１２を充電するために必要な充電量を算出する。もともと、蓄電池１２を６．６７［ｋＷｈ］充電する必要があったが、放電で２．９４［ｋＷｈ］消費したため、後に充電する際に必要となる充電効率０．９も考慮すると、制御部１６は、必要な充電量が、
６．６７＋２．９４／０．９＝９．９３［ｋＷｈ］
であると算出する。

制御部１６は、必要な充電量を充電するために必要な時間を算出する。放電を完了した時点で、蓄電池１２の温度は図２の範囲４に上昇しており、蓄電池１２を１０［Ａ］の充電電流で充電できるため、制御部１６は、蓄電池１２の充電に必要な時間が、
９．９３／（１０×１００／１０００）＝９．９３［ｈ］
であると算出する。

２３時から２．５［ｈ］の間、蓄電池１２を放電させると、夜間時間帯の残り時間は５．５［ｈ］である。これは、蓄電池１２の充電に必要な時間である９．９３［ｈ］より短い。したがって、夜間時間帯のみで蓄電池１２の充電を完了することはできず、図５に示すように、夜間に５．５［ｈ］充電し、続いて、昼間に４．４３［ｈ］充電することになる。

制御部１６は、上述の時間配分に基づいて、夜間の充電代と昼間の充電代とを算出する。
夜間の充電代＝（１０×１００／１０００）×５．５×１１＝６０［円］
であり、
昼間の充電代＝（１０×１００／１０００）×４．４３×３０＝１３３［円］
である。

制御部１６は、夜間の充電代、昼間の充電代及び非買電電気料金から、蓄電池１２を充電するために必要な正味の電気料金を算出する。正味の電気料金は、
電気料金＝夜間の充電代＋昼間の充電代−非買電電気料金
と算出できるため、
電気料金＝６０＋１３３−２７＝１６６［円］
である。

制御部１６は、この電気料金（１６６［円］）と、放電させなかった場合の電気料金（１２４［円］）とを比較し、放電させなかった場合の電気料金の方が低価格であると判定する。この場合、制御部１６は、１０［Ａ］の放電電流で蓄電池１２を放電させてから、１０［Ａ］の充電電流で蓄電池１２を充電するという処理を採用しない。

［放電電流２０Ａ、充電電流３０Ａの場合］
図６に、２０［Ａ］の放電電流で蓄電池１２を放電させ、その後、３０［Ａ］の充電電流で蓄電池１２を充電する場合の電気料金の例を示す。

制御部１６は、記憶部１５に記憶されている蓄電池温度と充電電流の関係のデータを参照し、充電電流を３０［Ａ］とするためには、蓄電池１２の温度範囲を範囲２（＋５℃≦Ｔ＜＋１０℃）まで上げる必要があると判定する。例えば、現状の蓄電池１２の温度が−１０．１℃である場合、制御部１６は、蓄電池１２を約１５℃温度上昇させて５℃にすることが必要であると判定する。

制御部１６は、記憶部１５に記憶されている放電電流と蓄電池１２の温度上昇の関係のデータ（図３）を参照し、２０［Ａ］の放電電流で１５℃の温度上昇を達成するためには、３．７５［ｈ］の間、放電電流を流す必要があると判定する。蓄電池１２の放電効率は０．８５であるため、制御部１６は、蓄電池１２を２０［Ａ］で３．７５［ｈ］の間放電させるためには、
（２０×１００／１０００）×３．７５／０．８５＝８．８２［ｋＷｈ］
の電力量が必要であると算出する。

制御部１６は、この場合の非買電電気料金は、
非買電電気料金＝（２０×１００／１０００）×３．７５×１１＝８２［円］
であると算出する。

続いて、制御部１６は、蓄電池１２を充電するために必要な充電量を算出する。もともと、蓄電池１２を６．６７［ｋＷｈ］充電する必要があったが、放電で８．８２［ｋＷｈ］消費したため、後に充電する際に必要となる充電効率０．９も考慮すると、制御部１６は、必要な充電量が、
６．６７＋８．８２／０．９＝１６．４７［ｋＷｈ］
であると算出する。

制御部１６は、必要な充電量を充電するために必要な時間を算出する。放電を完了した時点で、蓄電池１２の温度は図２の範囲２に上昇しており、蓄電池１２を３０［Ａ］の充電電流で充電できるため、制御部１６は、蓄電池１２の充電に必要な時間が、
１６．４７／（３０×１００／１０００）＝５．４９［ｈ］
であると算出する。

２３時から３．７５［ｈ］の間、蓄電池１２を放電させると、夜間時間帯の残り時間は４．２５［ｈ］である。これは、蓄電池１２の充電に必要な時間である５．４９［ｈ］より短い。したがって、夜間時間帯のみで蓄電池１２の充電を完了することはできず、図６に示すように、夜間に４．２５［ｈ］充電し、続いて、昼間に１．２４［ｈ］充電することになる。

制御部１６は、上述の時間配分に基づいて、夜間の充電代と昼間の充電代とを算出する。
夜間の充電代＝（３０×１００／１０００）×４．２５×１１＝１４０［円］
であり、
昼間の充電代＝（３０×１００／１０００）×１．２４×３０＝１１２［円］
である。

制御部１６は、夜間の充電代、昼間の充電代及び非買電電気料金から、蓄電池１２を充電するために必要な正味の電気料金を算出する。制御部１６は、
電気料金＝１４０＋１１２−８２＝１７０［円］
であると算出する。

制御部１６は、この電気料金（１７０［円］）と、放電させなかった場合の電気料金（１２４［円］）とを比較し、放電させなかった場合の電気料金の方が低価格であると判定する。この場合、制御部１６は、２０［Ａ］の放電電流で蓄電池１２を放電させてから、３０［Ａ］の充電電流で蓄電池１２を充電するという処理を採用しない。

［放電電流３０Ａ、充電電流３０Ａの場合］
図７に、３０［Ａ］の放電電流で蓄電池１２を放電させ、その後、３０［Ａ］の充電電流で蓄電池１２を充電する場合の電気料金の例を示す。

制御部１６は、記憶部１５に記憶されている放電電流と蓄電池１２の温度上昇の関係のデータ（図３）を参照し、３０［Ａ］の放電電流で１５℃の温度上昇を達成するためには、２．５［ｈ］の間、放電電流を流す必要があると判定する。蓄電池１２の放電効率は０．８５であるため、制御部１６は、蓄電池１２を３０［Ａ］で２．５［ｈ］の間放電させるためには、
（３０×１００／１０００）×２．５／０．８５＝８．８２［ｋＷｈ］
の電力量が必要であると算出する。

制御部１６は、この場合の非買電電気料金は、
非買電電気料金＝（３０×１００／１０００）×２．５×１１＝８２［円］
であると算出する。

２３時から２．５［ｈ］の間、蓄電池１２を放電させると、夜間時間帯の残り時間は５．５［ｈ］である。これは、蓄電池１２の充電に必要な時間である５．４９［ｈ］より長い。したがって、夜間時間帯のみで蓄電池１２の充電を完了することができ、図７に示すように、夜間に５．４９［ｈ］充電することにより充電を完了することができる。

制御部１６は、上述の時間配分に基づいて、夜間の充電代を算出する。
夜間の充電代＝（３０×１００／１０００）×５．４９×１１＝１８２［円］
である。

制御部１６は、夜間の充電代及び非買電電気料金から、蓄電池１２を充電するために必要な正味の電気料金を算出する。制御部１６は、
電気料金＝１８２−８２＝１００［円］
であると算出する。

制御部１６は、この電気料金（１００［円］）と、放電させなかった場合の電気料金（１２４［円］）とを比較し、蓄電池１２を放電させてから充電する場合の電気料金の方が低価格であると判定する。この場合、制御部１６は、３０［Ａ］の放電電流で蓄電池１２を放電させてから、３０［Ａ］の充電電流で蓄電池１２を充電するという処理を採用し、電気料金を低価格にすることができる。

［昼間に放電を実行する場合］
図６に示した、２０［Ａ］の放電電流で蓄電池１２を放電させ、その後、３０［Ａ］の充電電流で蓄電池１２を充電する場合においては、夜間に蓄電池１２の充電を完了させることができず、昼間にも蓄電池１２を充電する必要があるため、電気料金が高価格になっていた。図７に示したように放電電流を３０［Ａ］とすれば、夜間に蓄電池１２の充電を完了することができるが、負荷３０の状態によっては、蓄電池１２から３０［Ａ］の放電電流を供給することができない場合もある。このような場合に、放電電流が２０［Ａ］であっても、夜間に蓄電池１２の充電を完了させることができれば、電気料金の観点から有利である。

図８は、これを実現するため、２３時より前の昼間時間帯に蓄電池１２を放電させ、夜間時間帯に蓄電池１２の充電を完了できるように制御した様子を示す図である。

図８に示す例の場合、蓄電池１２の放電を昼間に実行しているため、非買電電気料金は、
非買電電気料金＝（２０×１００／１０００）×３．７５×３０＝２２５［円］
である。

また、蓄電池１２を１６．４７［ｋＷｈ］だけ充電するために必要な時間である５．４９［ｈ］は夜間時間帯に収まるため、制御部１６は、夜間の充電代を、
夜間の充電代＝（３０×１００／１０００）×５．４９×１１＝１８２［円］
であると算出する。

制御部１６は、夜間の充電代及び非買電電気料金から、蓄電池１２を充電するために必要な正味の電気料金を算出する。制御部１６は、
電気料金＝１８２−２２５＝−４３［円］
であると算出する。

この場合、正味の電気料金は負の金額となっている。これは、電気料金が高価格な昼間に蓄電池１２を放電させたことにより非買電電気料金が増えたことによるものである。この場合は当然に、放電させなかった場合の電気料金（１２４［円］）より低価格であるため、制御部１６は、図８に示すような制御を実行してもよい。

また、図８に示す例においては、夜間時間帯の開始時点（２３時）から蓄電池１２の充電を開始できるように、２３時に蓄電池１２の放電が完了するようにしているが、図９に示すように、昼間時間帯に切り替わる７時ちょうどに蓄電池１２の充電が完了するようにし、放電は昼間と夜間の両方で実行するようにしてもよい。

図９に示す例の場合、非買電電気料金は、
昼間の非買電電気料金＝（２０×１００／１０００）×１．２４×３０＝７４［円］
夜間の非買電電気料金＝（２０×１００／１０００）×２．５１×１１＝５５［円］
である。

また、蓄電池１２を１６．４７［ｋＷｈ］だけ充電するために必要な時間である５．４９［ｈ］は、夜間時間帯に収まるため、制御部１６は、夜間の充電代を、
夜間の充電代＝（３０×１００／１０００）×５．４９×１１＝１８２［円］
であると算出する。

制御部１６は、夜間の充電代及び非買電電気料金から、蓄電池１２を充電するために必要な正味の電気料金を算出する。制御部１６は、
電気料金＝１８２−７４−５５＝５３［円］
であると算出する。

この電気料金（５３［円］）も、放電させなかった場合の電気料金（１２４［円］）より低価格である。このように、夜間に充電が完了できない場合、２３時より前の昼間に蓄電池１２の放電を開始させて、夜間に蓄電池１２の充電が完了するようにすることにより、放電させなかった場合の電気料金（１２４［円］）よりも電気料金を低価格にすることができる。

（充電電流の制御の精密化）
図２に示した蓄電池１２の温度と充電電流の関係のデータは、あくまで一例である。例えば、温度範囲をより細かく区切り、充電電流値を精密に制御するようにしてもよい。これにより、必要以上に温度を上昇させなくても所望の充電電流が得られるようになり、蓄電池１２の放電により消費される電力を低減させることができる。その結果、蓄電池１２の充電に必要な時間を短縮することができる。

（温度範囲の境界における動作）
蓄電池１２の温度が、図２に示す温度範囲の境界の温度よりも僅かに低い温度である場合は、蓄電池１２の温度を少し上げるだけで、充電電流を大幅に増やすことができる。例えば、蓄電池１２の温度が−６℃である場合、１℃温度を上げるだけで、温度範囲が範囲４から範囲３になり、充電電流が１０［Ａ］から１５［Ａ］と１．５倍になる。制御部１６は、このような場合も、蓄電池１２を放電させて充電電流を増やすことにより電気料金を低減させることが可能であるかを判定し、電気料金を低減できる場合は蓄電池１２を放電させる。

（電力管理装置による負荷の操作）
例えば、放電電流として３０［Ａ］を流して、短時間に蓄電池１２の温度を上昇させれば電気料金を低減させることができるが、負荷３０に３０［Ａ］の電流を流すことができないような場合、電力管理装置２０で負荷３０を制御して、３０［Ａ］の放電電流を流せる状態にしてもよい。例えば、電力管理装置２０は、負荷３０として貯湯槽が系統５０に接続している場合、貯湯槽をオンさせて負荷３０に流せる電流を増やしてもよい。

（充電による温度上昇の利用）
例えば蓄電池１２がリチウムイオン電池である場合、蓄電池１２は、放電させた場合だけでなく充電させた場合も温度が上昇する。この場合、制御部１６は、充電による蓄電池１２の温度上昇の効果も加味して、蓄電池１２の放電時間に必要な時間を算出してもよい。制御部１６は、例えば、放電による温度上昇のみを考慮した場合よりも早めに蓄電池１２の放電を停止させて蓄電池１２の充電を開始し、その後の蓄電池１２の充電による温度上昇によって、充電電流を増やしてもよい。

このように、本実施形態によれば、制御部１６は、蓄電池１２を放電させて蓄電池１２の温度を上昇させ、蓄電池１２の充電電流を大きくしてから、蓄電池１２の充電を開始するように制御する。これにより、低温時においても、電気料金が低価格である夜間に蓄電池１２の充電を完了させることが可能となり、電気料金を抑えることができる。蓄電池１２の放電により温度上昇させることで、ヒータなどの追加機器を用いずに蓄電池１２の温度を上昇させることができるため、機器コストの上昇を引き起こすこともなく、また、ヒータ加熱用の電力のような付加的な電力も不要である。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

１分散電源システム
１０蓄電装置
１１パワーコンディショナ
１２蓄電池
１３温度センサ
１４電流センサ
１５記憶部
１６制御部
２０電力管理装置
３０負荷
４０電流センサ
５０系統

Claims

時間帯によって電気料金が異なる系統に接続する蓄電装置であって、
前記系統から供給される電力により充電され、温度に応じて充電電流量が変わる蓄電池と、
前記蓄電池の温度に応じて前記蓄電池の充電電流を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記蓄電池を放電させずに前記蓄電池を充電する制御を実行する場合の電気料金と、前記蓄電池を放電させて前記蓄電池の温度を上昇させた後に前記蓄電池を充電する制御を実行する場合の電気料金とを比較し、電気料金が低価格となるように前記蓄電池の充電電流の制御を実行することを特徴とする蓄電装置。
請求項１に記載の蓄電装置において、
前記蓄電池の温度と充電電流との関係のデータ、及び、前記蓄電池の放電電流と温度上昇との関係のデータを記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、
第１時間帯の電気料金と、前記第１時間帯の電気料金よりも電気料金が低価格である第２時間帯の電気料金と、前記蓄電池の温度と充電電流との関係のデータと、前記蓄電池の放電電流と温度上昇との関係のデータとに基づいて、前記蓄電池を放電させてから前記蓄電池を充電する場合の電気料金を算出し、
前記蓄電池を放電させずに前記蓄電池を充電する場合の電気料金よりも、前記蓄電池を放電させてから前記蓄電池を充電する場合の電気料金が低価格である場合に、前記蓄電池を放電させてから前記蓄電池を充電するように制御することを特徴とする蓄電装置。
請求項２に記載の蓄電装置において、前記制御部は、前記蓄電池を放電させてから前記蓄電池を充電する場合の電気料金を算出する際に、前記蓄電池の放電によって前記系統に接続している負荷に供給した電力分の電気料金を差し引いて算出することを特徴とする蓄電装置。
請求項２又は３に記載の蓄電装置において、前記制御部は、前記第２時間帯に前記蓄電池の放電を開始させるように制御することを特徴とする蓄電装置。
請求項２又は３に記載の蓄電装置において、前記制御部は、前記第２時間帯の前の前記第１時間帯に前記蓄電池の放電を開始させるように制御することを特徴とする蓄電装置。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電装置において、前記蓄電池はリチウムイオン電池であることを特徴とする蓄電装置。
時間帯によって電気料金が異なる系統に接続し、当該系統から供給される電力により充電され、温度に応じて充電電流量が変わる蓄電池と、当該蓄電池の温度に応じて当該蓄電池の充電電流を制御する制御部とを備える蓄電装置の制御方法であって、
前記制御部が、前記蓄電池を放電させずに前記蓄電池を充電する制御を実行する場合の電気料金と、前記蓄電池を放電させて前記蓄電池の温度を上昇させた後に前記蓄電池を充電する制御を実行する場合の電気料金とを比較し、電気料金が低価格となるように前記蓄電池の充電電流の制御を実行するステップを含む方法。