JP6763376B2

JP6763376B2 - 蓄電池制御装置、蓄電システム、制御方法及びコンピュータ可読媒体

Info

Publication number: JP6763376B2
Application number: JP2017520224A
Authority: JP
Inventors: 潤一宮本; 梶谷　浩司; 浩司梶谷; 翔大谷
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2015-05-25
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2036-05-19
Also published as: WO2016189832A1; US10365334B2; JPWO2016189832A1; US20180128880A1

Description

本発明は、蓄電池制御装置、蓄電システム、制御方法及びコンピュータ可読媒体に関する。

家庭や産業用に用いる蓄電池は、充電と放電とを繰り返えすことで満充電時の蓄電容量が減少するという問題がある。このため、蓄電池の実容量を算出する技術が提案されている。

特許文献１では、完全放電状態から満充電状態までの充電容量に基づき実容量を求める。このとき、放電電圧が所定値（例えば、３Ｖ程度）である場合に完全放電である判断する。

特開２０１３−２４７０４５号公報

しかしながら、特許文献１では放電電圧が所定値である場合を完全放電状態として、完全放電状態から満充電状態までの充電容量に基づき実容量を求めているため、以下の問題があった。

即ち、完全放電状態まで蓄電池を放電する際の放電電流は、蓄電池に接続される負荷に応じて変動する。従って、特許文献１では放電電流が小さい場合に、完全放電状態に達するまでの放電時間が長くなる。また、蓄電池を完全放電状態となるまで放電させた後に満充電状態まで充電するので、充電時間も長くなる。従って、放電と充電という一連の実容量算出処理の時間が長くなるという問題点があった。

また、一般的にリチウムイオン電池等の蓄電池の内部抵抗は環境温度や劣化度に依存して大きく変化する。即ち、蓄電池の内部抵抗Ｒと放電電流値Ｉに基づく電圧降下は、環境温度や劣化度に応じて異なる。

このため、放電電流が固定の所定値である場合に完全放電であると判断する特許文献１の技術では、容量が残っていても完全放電状態と判断してしまうことがある。従って、完全放電状態と判断された状態から満充電状態までの充電量が正確な電池容量ではない場合ある。

そこで、本発明は満充電容量を求める時間を短縮し、満充電容量の精度を向上させることができる蓄電池制御装置、蓄電システム、制御方法及びを提供することを目的とする。

本発明における蓄電池制御装置は、
蓄電池の端子電圧を測定する電圧測定手段と、
蓄電池の充電電流及び放電電流を測定する電流測定手段と、
電流測定部が測定した充電電流を用いて蓄電池の積算容量を算出する容量算出手段と、
端子電圧と充電電流と放電電流と積算容量の少なくとも１つに基づいて蓄電池の運転を決定する制御手段と、
制御手段の指示に従って蓄電池を運転させる充放電制御手段と、を有し、
充放電制御手段は蓄電池を、
放電終了電圧から第１充電電圧まで第１の充電方式で充電させ、
第１充電電圧において第２の充電方式で充電させ、
第１充電電圧から第２充電電圧まで第１の充電方式で充電させ、
第２充電電圧において第２の充電方式で充電させる。

本発明における蓄電システム
複数の二次電池を有する蓄電池と、
蓄電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
蓄電池の充電電流及び放電電流を測定する電流測定手段と、
電流測定手段が測定した充電電流を用いて蓄電池の積算容量を算出する容量算出手段と、
端子電圧と充電電流と放電電流と積算容量の少なくとも１つに基づいて蓄電池の運転を決定する制御手段と、
制御手段の指示に基づいて蓄電池の電力を制御する充放電制御手段と、を有し、
充放電制御手段は、蓄電池を
放電終了電圧から第１充電電圧まで第１の充電方式で充電させ、
第１充電電圧において第２の充電方式で充電させ、
第１充電電圧から第２充電電圧まで第１の充電方式で充電させ、
第２充電電圧において第２の充電方式で充電させる。

本発明における制御方法は、
蓄電池の充電及び放電を制御する制御方法であって、
蓄電池の端子電圧を測定し、
蓄電池の充電電流及び放電電流を測定し、
充電電流を用いて蓄電池の積算容量を算出し、
端子電圧と充電電流と放電電流と積算容量の少なくとも１つに基づいて蓄電池の運転を決定し、
決定した蓄電池の運転に基づいて蓄電池の電力を制御し、
蓄電池の電力の制御においては、
放電終了電圧から第１充電電圧まで第１の充電方式で充電させ、
第１充電電圧において第２の充電方式で充電させ、
第１充電電圧から第２充電電圧まで第１の充電方式で充電させ、
第２充電電圧において第２の充電方式で充電させる。

本発明における制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体は、
コンピュータに、
蓄電池の端子電圧を測定させ、
蓄電池の充電電流及び放電電流を測定させ、
充電電流を用いて蓄電池の積算容量を算出させ、
端子電圧と充電電流と放電電流と積算容量の少なくとも１つに基づいて蓄電池の運転を決定させ、
決定した蓄電池の運転に基づいて蓄電池の電力を制御させ、
蓄電池の電力の制御においては、
蓄電池を放電終了電圧から第１充電電圧まで第１の充電方式で充電させ、
第１充電電圧において第２の充電方式で充電させ、
第１充電電圧から第２充電電圧まで第１の充電方式で充電させ、
第２充電電圧において第２の充電方式で充電させる。

満充電容量を求める時間を短縮でき、かつ、精度を向上させることができる。

本実施形態における蓄電池制御装置のブロック図の一例である。蓄電池の電圧の波形の一例を示す図である。本実施形態における蓄電池制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。二次電池の開放電圧と、残容量との関係を例示した図である。算出した満充電容量Ｑｆｕｌｌと実測した満充電容量との容量比率と、充電開始前のＳＯＣと、の関係の一例を示す図である。充電開始前のＳＯＣに対する補正した容量比率の一例を示す図である。

本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかる蓄電システムの構成を示す図である。本実施形態における蓄電システムは、蓄電池制御装置１０と蓄電池２０とを有する。

蓄電池制御装置１０は、蓄電池２０、電圧測定部３０、電流測定部４０、容量算出部５０、制御部６０、充放電制御部７０を有する。

蓄電池２０は、複数の二次電池２１を有する。蓄電池２０は、複数の二次電池２１を直列又は並列に接続する構成であってもよい。または、直列又は並列に接続された複数の二次電池２１をさらに直列又は並列に接続した構成であっても良い。なお、二次電池２１としては、例えばリチウムイオン二次電池を用いてもよい。蓄電池２０は負極端子Ｔａ及び正極端子Ｔｂを介して外部から充電および外部へ放電することができる。

電圧測定部３０は、各二次電池２１の端子と接続する。電圧測定部３０は、二次電池２１の端子電圧を計測する。そして端子電圧情報Ｇ１を制御部６０へ出力する。端子電圧情報Ｇ１は、蓄電池２０の端子電圧でも良いし、各二次電池２１の端子電圧であってもよい。または端子電圧情報Ｇ１は、各二次電池２１の端子電圧の平均値であってもよい。

電圧測定部３０は電流測定部４０と同期して、制御部６０へ端子電圧情報Ｇ１を送信することが好ましい。ただし、電圧測定部３０は、電流測定部４０が情報を出力するタイミングとは異なるタイミングで端子電圧情報Ｇ１を制御部６０へ送信してもよい。例えば、制御部６０が電圧測定部３０に対して端子電圧情報Ｇ１の出力要求を出力するような場合がある。この場合、電圧測定部３０は出力要求に応じて端子電圧を測定し端子電圧情報Ｇ１を出力したり、既に測定した端子電圧情報Ｇ１を出力したりしてもよい。これは、電流測定部４０における充電電流や放電電流の測定タイミングや充放電電流情報Ｇ２の出力タイミングについても同様である。

電流測定部４０は、蓄電池２０の充電電流及び放電電流を所定の時間間隔や指定された時刻に測定する。そして、測定結果を充放電電流情報Ｇ２として容量算出部５０及び制御部６０に出力する。

なお、充放電電流情報Ｇ２は、容量算出部５０と制御部６０とに出力される。出力先を識別する必要がある場合には、容量算出部５０に出力される充放電電流情報Ｇ２を容量算出用充放電電流情報Ｇ２＿ａ、制御部６０に出力される充放電電流情報Ｇ２を制御用充放電電流情報Ｇ２＿ｂとして記載する。

電流測定部４０は、検流計、シャント抵抗を用いた検流器、クランプメータ等を用いて構成することができる。しかし電流測定部４０は、これらの機器以外で構成してもよい。また、充放電電流情報Ｇ２は、測定した電流値であってもよいし、複数回の測定結果の平均値であってもよい。

容量算出部５０は、蓄電池２０の積算容量を算出する。また、容量算出部５０は算出した積算容量を積算容量情報Ｇ３として制御部６０に出力する。

容量算出部５０は、電流測定部４０から入力された充放電電流情報Ｇ２に基づき積算容量を算出する。具体的には、容量算出部５０は、充放電電流情報Ｇ２が示す充電電流又は放電電流を時間積分して積算容量を算出する。

例えば積算容量は、現在時刻での電流値に、現在時刻と１つ前の算出時刻との差分時間を掛け合わせたものとして算出される。つまり、容量算出部５０は、積算容量を、充放電電流情報Ｇ２が示す電流値の時間毎の積分値として算出する。積分容量の単位は、通常、［Ａｈ］を用いる。容量算出部５０は、充電方向の電流をプラス、放電方向の電流をマイナスとして、算出した容量を積算して積算容量を算出する。

制御部６０は、端子電圧情報Ｇ１、充放電電流情報Ｇ２、積算容量情報Ｇ３に基づき、蓄電池２０の満充電容量を算出する。また、制御部６０は、端子電圧情報Ｇ１、充放電電流情報Ｇ２、積算容量情報Ｇ３の少なくとも１つに基づき、蓄電池２０の運転を決定する。制御部６０は決定した運転を示す充放電制御指令Ｇ４を充放電制御部７０に出力する。なお、制御部６０は、図示しない外部の装置から制御信号を受信し、その制御信号に基づいて充放電制御指令Ｇ４を出力しても良い。

充放電制御指令Ｇ４は、蓄電池２０の運転モード（充電モード、放電モード、待機モード）を指示する情報であってもよい。または、充放電制御指令Ｇ４は、充電電力や放電電力を示す情報であってもよい。または、運転モードと充電電力や放電電力を示す情報との両方を含んでもよい。

制御部６０は、容量算出部５０で算出した積算容量情報Ｇ３に基づき、充電率（ＳＯＣ：ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）を算出する。ＳＯＣは、現時点の満充電容量と完全放電状態からの積算容量との容量比率［％］で定義することができる。ＳＯＣは式１で算出することができる。

制御部６０は、算出したＳＯＣを記憶してもよい。また、制御部６０は、蓄電池２０の予め想定された内部抵抗を記憶してもよい。または、制御部６０は、算出した満充電容量を用いて蓄電池２０の内部抵抗を算出し、算出した内部抵抗を記憶してもよい。

制御部６０には、二次電池２１が動作できる許容電圧範囲、及び、許容電流範囲が予め記憶されている。蓄電池２０は化学反応により電力を発生するため、二次電池２１がリチウムイオン二次電池の単電池の場合には、許容電圧範囲は、２．５Ｖ〜４．２Ｖが例示できる。

端子電圧情報Ｇ１が示す二次電池２１の端子電圧の値が許容電圧範囲外の場合、制御部６０は蓄電池２０の充電又は放電の停止を指示する充放電制御指令Ｇ４を充放電制御部７０へ出力する。このように二次電池２１の電圧値が許容電圧範囲外の場合に充電や放電を停止することで、過充電や過放電を防止することができる。

また、電流測定部４０が出力した充放電電流情報Ｇ２が示す充電電流や放電電流の値が許容電流範囲外の場合、制御部６０は蓄電池２０の充電又は放電の停止を指示する充放電制御指令Ｇ４を充放電制御部７０へ出力する。二次電池２１の充電電流や放電電流が許容電流範囲外の場合に充電や放電を停止することで、過電流を防止することができる。

充放電制御部７０は、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータ又はＡＣ／ＤＣコンバータ等の電力変換機能を備える。充放電制御部７０は、制御部６０からの充放電制御指令Ｇ４に基づいて蓄電池２０の電力を制御する。蓄電池２０の電力の制御は、放電の停止、充電の停止、充電及び放電の出力の調整を含む。

次に、図２と図３を用いて上記蓄電池制御装置１０の動作を説明する。図２は、蓄電池２０の電圧の波形の一例を示す図である。また、図３は充放電制御装置１０の動作の流れを示すフローチャートである。

図２において、第１区間は通常時における放電区間、第２区間は予備充電区間、第３区間は容量算出区間である。

ステップＳ１では、制御部６０は蓄電池２０を放電モードで動作させることを指示する充放電制御指令Ｇ４を充放電制御部７０に出力する。充放電制御部７０は、入力された充放電制御指令Ｇ４に従い蓄電池２０を放電させる。

ステップＳ２では、制御部６０は、端子電圧情報Ｇ１に基づき端子電圧が放電停止電圧に達したか否かを判断することになる。電圧測定部３０は二次電池２１の端子電圧を測定する。電圧測定部３０は測定した端子電圧を端子電圧情報Ｇ１として制御部６０へ出力する。制御部６０は、入力された端子電圧情報Ｇ１が示す二次電池２１の端子電圧が放電停止電圧に達したかを判断する。端子電圧が放電停止電圧に達している場合、ステップＳ３へ進む。端子電圧が放電停止電圧に達していない場合、ステップＳ２を繰り返す。

放電停止電圧は、予備充電区間を開始する電圧の上限値である。なお、放電停止電圧は、許容電圧範囲の許容下限電圧や放電終止電圧と一致していなくてもよい。放電停止電圧は、単に放電を停止する電圧であればよい。放電停止電圧は、より適宜高い電圧であることが好ましい。また、放電停止電圧から後述する第１充電電圧まで充電できる電圧である。

放電電圧を設定する方法は限定されない。例えば、制御部６０は、放電停止電圧を制御部６０で算出されるＳＯＣに基づいて設定してもよい。さらに制御部６０に充放電スケジュールを設定し、当該充放電スケジュールに従い蓄電池２０の放電停止を指示してもよい。

ステップＳ３では、制御部６０は放電停止を指示する充放電制御指令Ｇ４を充放電制御部７０へ出力する。充放電制御部７０は、入力された充放電制御指令Ｇ４に従い蓄電池２０の放電を停止させる。放電を停止すると第１区間である放電区間が終了する。すなわち、第１区間は放電を開始してから端子電圧が放電停止電圧に達するまでの区間である。

ステップＳ４では、制御部６０は第２区間の充電を停止する第１充電電圧を決定する。制御部６０は、決定した第１充電電圧まで蓄電池２０を充電させることを指示する充放電制御指令Ｇ４を充放電制御部７０へ出力する。

第１充電電圧は、蓄電池２０の放電停止時の電圧と、放電を停止する直前の放電電流値（絶対値）と、蓄電池２０の内部抵抗と、に基づいて算出することができる。具体的には、第１充電電圧は式（２）を満たす値に設定する。

なお、第１充電電圧の算出は式２に限定する必要はなく、放電停止電圧よりも高い電圧であればよい。

ステップＳ５では、充放電制御部７０は蓄電池２０を第１充電電圧まで第１の充電方式で充電させる。充放電制御部７０は、充放電制御指令Ｇ４に従い蓄電池２０を充電モードに設定し第１充電電圧まで充電させる。

第１の充電方式は、定電流（ＣＣ：ＣｏｎｓｔａｎｔＣｕｒｒｅｎｔ）充電であってもよい。または、定電力（ＣＰ：ＣｏｎｓｔａｎｔＰｏｗｅｒ）充電やパルス充電であってもよい。ＣＣ充電を可変レートで行う方法でも良い。

ステップＳ６では、制御部６０は二次電池２１の端子電圧が第１充電電圧に達したかを判断する。電圧測定部３０は二次電池２１の端子電圧を測定する。そして電圧測定部３０は測定した端子電圧を端子電圧情報Ｇ１として制御部６０へ出力する。制御部６０は、入力された端子電圧情報Ｇ１が示す二次電池２１の端子電圧が第１充電電圧に達したかを判断する。端子電圧が放電停止電圧に達している場合、ステップＳ７へ進む。端子電圧が第１充電電圧に達していない場合、端子電圧が第１充電電圧に達するまでステップＳ６を繰り返す。

ステップＳ７では、充放電制御部７０は蓄電池２０の充電を第１の充電方式から第２の充電方式に切り替える。第２の充電方式に切り替える理由は、充電終了時の端子電圧をより正確に目標電圧である第１充電電圧とするためである。第２の充電方式は例えば定電圧（ＣＶ：ＣｏｎｓｔａｎｔＶｏｌｔａｇｅ）充電であってもよい。

ステップＳ８では、制御部６０は蓄電池２０が充電停止条件を満たしているかを判断する。蓄電池２０が充電停止条件を満たす場合、ステップＳ９へ進む。蓄電池２０が充電停止条件を満たさない場合、制御部６０はＳ８を繰り返す。

充電停止条件は、電流測定部４０が測定した充電電流が所定の条件を満たすことを示す条件でもよい。または、充電停止条件は、電流測定部４０が測定した充電電流と充電時間が所定の条件を満たすことを示す条件でもよい。

例えば、制御部６０は蓄電池２０が以下の第１充電停止条件から第４充電停止条件のいずれか１つを満たす場合に、充電の停止を指示する。
（１）第１充電停止条件：蓄電池２０の充電電流が十分に小さい
（２）第２充電停止条件：第２の充電方式に切り替えてから所定の時間が経過した
（３）第３充電停止条件：第１充電停止条件と第２充電停止条件の両方の条件が成立している
（４）第４充電停止条件：充電電流が十分に小さくなってから所定の時間が経過した
なお、充電停止条件は上記に限らず他の条件を用いてもよい。

ステップＳ９では、制御部６０は蓄電池２０の充電の停止を指示する充放電制御指令Ｇ４を充放電制御部７０へ出力する。充放電制御部７０は、充放電制御指令Ｇ４に従い蓄電池２０の第２の充電方式での充電を停止させる。ここで第２区間である予備充電区間が終了する。すなわち第２区間は、第１区間終了から第２の充電方式を用いた第１充電電圧までの充電が終了するまでの区間である。

ステップＳ１０では、制御部６０は第３区間において充電を終了させる電圧を示す第２充電電圧を決定する。なお、制御部６０は予め第２充電電圧を決定してもよい。例えば、ステップＳ９が完了する前に第２充電電圧を決定していてもよい。第２充電電圧は、充電電流と蓄電池２０の内部抵抗とから算出してもよい。例えば第２充電電圧は、ＣＣＣＶ充電における定電流の充電電流と蓄電池２０の内部抵抗とを用いて式（３）のように算出してもよい。第２充電電圧は、少なくとも第１充電電圧から第１の充電方式で蓄電池２０を充電できる電圧とする。即ち、第２充電電圧は第１充電電圧より高い電圧である。

蓄電池２０の内部抵抗は、稼働により増加する傾向がある。そこで、制御部６０は、予め蓄電池２０が取り得る最大の内部抵抗値を保持することが好ましい。

なお、第１充電電圧はＳＯＣが７０％に対応する端子電圧、第２充電電圧はＳＯＣが１００％に対応する端子電圧というように予め決めておくことも可能である。

ステップＳ１１では、制御部６０は第２充電電圧まで第１の充電方式で蓄電池２０を充電させることを指示する充放電制御指令Ｇ４を充放電制御指令部７０へ出力する。充放電制御部７０は、蓄電池２０を第２充電電圧まで第１の充電方式で充電させる。

ステップＳ１２では、制御部６０は二次電池２１の端子電圧が第２充電電圧に達したか否かを判断する。二次電池２１の端子電圧が第２充電電圧に達したと判断した場合、ステップＳ１３進む、一方、二次電池２１の端子電圧が第２充電電圧に達していない場合、ステップＳ１２を繰り返す。

ステップＳ１３では、充放電制御部７０は蓄電池２０の充電を第１の充電方式から第２の充電方式に切り替える。

ステップＳ１４では、充電停止条件が満たされたか否か判断する。充電停止条件はステップＳ８で用いた充電停止条件を用いることができる。またはステップＳ８とは異なる充電停止条件を用いてもよい。制御部６０は、充電停止条件を満たすと判断した場合、ステップＳ１５に進む。一方、充電停止条件を満たさないと判断した場合、ステップＳ１４を繰り返す。

ステップＳ１５では、制御部６０は充放電制御部７０へ蓄電池２０の充電の停止を指示する充放電制御信号Ｇ４を送信する。充放電制御部７０は充放電制御信号Ｇ４が示す指示に従って蓄電池６０を停止させる。

ステップＳ１６では、容量算出部５０は放電停止電圧から第１充電電圧まで充電した時点での積算容量Ｑ１と、第２充電電圧まで充電した時点での積算容量Ｑ２とを算出する。積算容量Ｑ１は、第１の充電方式で放電停止電圧から第１充電電圧まで充電した際の積算容量である。また積算容量Ｑ２は、第２充電電圧まで第１の充電方式で充電した際の積算容量である。容量算出部５０は、算出した積算容量Ｑ１及びＱ２を積算容量情報Ｇ３として制御部６０へ送信する。

ステップＳ１７では、制御部６０は第１充電電圧と第２充電電圧との間のＳＯＣの変化量ΔＳＯＣ１２を求める。

二次電池２１の無負荷時における開放電圧（ＯＣＶ：ＯｐｅｎＣｉｒｃｕｉｔＶｏｌｔａｇｅ）と、ＳＯＣとの間には、例えば図４のような関係がある。そこでステップＳ１７では、制御部６０は第１充電電圧ＯＣＶ１に対応するＳＯＣ（以下、ＳＯＣ１とする）、第２充電電圧ＯＣＶ２に対応するＳＯＣ（以下、ＳＯＣ２とする）を求める。そして、式（４）を用いて、第１充電電圧と第２充電電圧との間のＳＯＣの変化量ΔＳＯＣ１２を求める。

ステップＳ１８では、制御部６０は第１充電電圧と第２充電電圧との間の差分容量ΔＱ１２を算出する。制御部６０は、積算容量情報Ｇ３が示す第１充電電圧の積算容量Ｑ１と、第２充電電圧までの積算容量Ｑ２をと用いて、差分容量ΔＱ１２を算出する。第１充電電圧と第２充電電圧との間の差分容量ΔＱ１２は、以下の式（５）で与えられる。

ステップＳ１９では、ステップＳ１８で算出した差分容量ΔＱ１２を用いて満充電容量Ｑｆｕｌｌ［Ａｈ］を算出する。満充電容量Ｑｆｕｌｌは式（６）を用いて算出することができる。

ステップＳ２０では、制御部６０は、補正した満充電容量Ｑｆｕｌｌ＿ｍを算出する。制御部６０は、充電開始前のＳＯＣに応じてステップＳ１８で算出した満充電容量Ｑｆｕｌｌを補正することによって満充電容量Ｑｆｕｌｌ＿ｍを算出する。補正した満充電容量が算出されると、蓄電池制御装置１０での動作を終了する。

図５は、算出した満充電容量Ｑｆｕｌｌと実測した満充電容量との容量比率と、充電開始前のＳＯＣと、の関係の一例を示す図である。図５では、式６により算出した満充電容量Ｑｆｕｌｌと、実測した満充電容量との容量比率（容量比率＝算出した満充電容量Ｑｆｕｌｌ／実測した満充電容量＊１００）を、放電終了後であって第１の充電方式での充電を開始する前のＳＯＣ（充電開始前のＳＯＣ）に対して示す。図５から充電開始前のＳＯＣが小さいほど、容量比率が大きいことがわかる。このことは、充電開始前のＳＯＣが小さいほど実測した満充電容量に対する算出した満充電容量Ｑｆｕｌｌの算出誤差が大きいことを意味している。

図６は、充電開始前のＳＯＣに対する補正容量比率の一例を示す図である。図６に示す一例では、算出した満充電容量Ｑｆｕｌｌに補正係数（後述する）を乗じて算出した満充電容量Ｑｆｕｌｌ＿ｍと、実際の満充電容量との補正容量比率（補正容量比率＝算出した満充電容量Ｑｆｕｌｌ＿ｍ／実際の満充電容量＊１００）を充電開始前のＳＯＣに対して示す。

補正係数は、以下の手順により決定する。先ず、予め満充電容量が分かる新品の蓄電池又は満充電容量を実測した蓄電池を用いて、第１充電電圧と第２充電電圧とを定める。

そして、放電停止後の第１の充電方式で充電する前のＳＯＣを変えながら、第１充電電圧や第２充電電圧までの充電量を計測する。計測した結果から差分容量ΔＱ１２を算出する。算出した差分容量ΔＱ１２を用いて、式６により満充電容量Ｑｆｕｌｌを算出する。算出した満充電容量Ｑｆｕｌｌと実測の満充電容量との容量比率を算出することにより、図５のような関係を求める。

その後、図５から容量比率が１００％となるように補正係数を、充電開始前のＳＯＣに応じて求める。

なお、制御部６０は求めた補正係数を充電開始前のＳＯＣと対応付けてルックアップテーブルや式等で保持する。

以上説明したように、式６により算出した満充電容量Ｑｆｕｌｌを補正することで、満充電容量の精度が向上する。また、完全放電状態まで放電することなく満充電容量が取得できるため、完全放電状態までの放電時間が省略できて、作業効率が向上する。

制御部６０は、満充電容量の劣化率と内部抵抗の関係を保持してもよい。例えば、予め出荷前に初期の満充電容量と充放電のサイクル試験を行いサイクルに応じた満充電容量と内部抵抗を取得し、満充電容量の劣化率と内部抵抗の関係を求めておいてもよい。

制御部６０は蓄電池制御装置１０の初期の満充電容量を記憶しておき、満充電容量を算出する毎に劣化率を算出してもよい。制御部６０は、記憶している満充電容量の劣化率と内部抵抗の関係から現在の内部抵抗を算出してもよい。

家庭用蓄電池では、日中や夜間に放電して、電気料金の安い深夜に満充電するような運用をする場合がある。第１充電電圧と第２充電電圧を設定しておくことで、放電停止時のＳＯＣによらず深夜充電時に満充電容量を正確に算出することができる。

また、家庭用蓄電池では、バックアップ用に容量を残すような設定ができるようなものがある。例えば、ＳＯＣ０％、ＳＯＣ１０％、ＳＯＣ２０％、ＳＯＣ３０％を残すような設定ができる場合がある。この場合、設定できる容量よりも高い容量に対応する電圧を第１充電電圧として設定するとよい。例えば第１充電電圧をＳＯＣ５０％に対応する電圧、第２充電電圧をＳＯＣ１００％に対応する電圧設定しておくとよい。日中や夜間に放電し、設定値に達すると放電を停止するので、いずれの設定の場合でも深夜充電中に設定した第１充電電
圧から第２充電電圧まで充電することができる。このため深夜充電中に差分容量を測定し、放電停止時のＳＯＣに応じて補正することで、正確に満充電容量を算出することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されものではなく、本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１５年５月２５日に出願された日本出願特願２０１５-１０５１１２を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。

１０蓄電池制御装置
２０蓄電池
２１二次電池
３０電圧測定部
４０電流測定部
５０容量算出部
６０制御部
７０充放電制御部
Ｇ１端子電圧情報
Ｇ２充放電電流情報
Ｇ３積算容量情報
Ｇ４充放電制御指令

Claims

蓄電池の端子電圧を測定する電圧測定手段と、
前記蓄電池の充電電流及び放電電流を測定する電流測定手段と、
前記電流測定手段が測定した前記充電電流を用いて前記蓄電池の積算容量を算出する容量算出手段と、
前記端子電圧と前記充電電流と前記放電電流と前記積算容量の少なくとも１つに基づいて前記蓄電池の運転を決定する制御手段と、
前記制御手段の指示に従って前記蓄電池を運転させる充放電制御手段と、を有し、
前記充放電制御手段は前記蓄電池を、
放電終了電圧から第１充電電圧まで第１の充電方式で充電させ、
前記第１充電電圧において第２の充電方式で充電させ、
前記第１充電電圧から第２充電電圧まで前記第１の充電方式で充電させ、
前記第２充電電圧において前記第２の充電方式で充電させ、
前記制御手段は、
前記第１充電電圧までの積算容量と前記第２充電電圧までの積算容量との差分容量を算出し、
前記差分容量と、前記第１充電電圧から前記第２充電電圧までの充電率の変化量と、から満充電容量を算出する、
蓄電池制御装置。
前記充放電制御手段は、前記蓄電池の充電電流に基づいて前記第２の充電方式から前記第１の充電方式へ切り替えることを決定する、請求項１に記載の蓄電池制御装置。
前記制御手段は、前記第２の充電方式で充電した時間に基づいて前記第２の充電方式から前記第１の充電方式へ切り替えることを決定する、請求項１に記載の蓄電池制御装置。
前記第１充電電圧は、前記蓄電池の使用者が設定した放電の下限容量よりも高い容量に対応する電圧である、請求項１から３いずれか１項に記載の蓄電池制御装置。
前記制御手段は、前記放電終了電圧における蓄電池の充電率に応じて前記満充電容量を補正する、請求項４に記載の蓄電池制御装置。
前記容量算出手段は、前記第１充電電圧までの積算容量と前記第２充電電圧までの積算容量とを算出する、請求項１から５いずれか１項に記載の蓄電池制御装置。
複数の二次電池を有する蓄電池と、
前記蓄電池の端子電圧を測定する電圧測定手段と、
前記蓄電池の充電電流及び放電電流を測定する電流測定手段と、
前記電流測定手段が測定した前記充電電流を用いて前記蓄電池の積算容量を算出する容量算出手段と、
前記端子電圧と前記充電電流と前記放電電流と前記積算容量の少なくとも１つに基づいて前記蓄電池の運転を決定する制御手段と、
前記制御手段の指示に基づいて前記蓄電池の電力を制御する充放電制御手段と、を有し、
前記充放電制御手段は、前記蓄電池を
放電終了電圧から第１充電電圧まで第１の充電方式で充電させ、
前記第１充電電圧において第２の充電方式で充電させ、
前記第１充電電圧から第２充電電圧まで前記第１の充電方式で充電させ、
前記第２充電電圧において前記第２の充電方式で充電させ、
前記制御手段は、
前記第１充電電圧までの積算容量と前記第２充電電圧までの積算容量との差分容量を算出し、
前記差分容量と、前記第１充電電圧から前記第２充電電圧までの充電率の変化量と、から満充電容量を算出する、
蓄電システム。
蓄電池の充電及び放電を制御する制御方法であって、
前記蓄電池の端子電圧を測定し、
前記蓄電池の充電電流及び放電電流を測定し、
前記充電電流を用いて前記蓄電池の積算容量を算出し、
前記端子電圧と前記充電電流と前記放電電流と前記積算容量の少なくとも１つに基づいて前記蓄電池の運転を決定し、
決定した前記蓄電池の運転に基づいて前記蓄電池の電力を制御し、
前記蓄電池の電力の制御においては、
放電終了電圧から第１充電電圧まで第１の充電方式で充電させ、
前記第１充電電圧において第２の充電方式で充電させ、
前記第１充電電圧から第２充電電圧まで前記第１の充電方式で充電させ、
前記第２充電電圧において前記第２の充電方式で充電させ、
前記第１充電電圧までの積算容量と前記第２充電電圧までの積算容量との差分容量を算出し、
前記差分容量と、前記第１充電電圧から前記第２充電電圧までの充電率の変化量と、から満充電容量を算出する、
る、制御方法。