JP7382007B2 - 蓄電システム - Google Patents

Description

本開示は、蓄電システムに関する。

特許文献１は、バッテリパックが搭載された電気自動車を開示している。

特開２０１２－２４３４４９号公報

複数の電池パックをまとめて充放電する際、全ての電池パックを効果的に使用できる蓄電システムについて十分に検討されていなかった。

そこで、本開示は、使用履歴のある複数の電池パックをまとめて充放電する際、全ての電池パックを効果的に使用できる蓄電システムを提供することを目的の一つとする。

本開示に係る蓄電システムは、
使用履歴のある複数の電池パックと、
前記複数の電池パックの各々における性能を求める演算部とを備え、
前記演算部は、
前記複数の電池パックの各々における暫定電池効率を求める予備演算部と、
前記複数の電池パックの各々における第一電池容量及び第一電池効率を求める第一演算部と、を有し、
前記暫定電池効率は、前記複数の電池パックの各々における公称容量、前記複数の電池パックをまとめて所定の電力量を充放電したときの前記複数の電池パックの各々における電力量、及び充電状態の変化に基づいて求められる値であり、
前記第一電池容量及び前記第一電池効率は、前記暫定電池効率に対する前記公称容量の比率に応じて前記複数の電池パックをまとめて充放電したときの前記複数の電池パックの各々における第一充電電力量及び第一放電電力量に基づいて求められる値である。

本開示に係る蓄電システムは、使用履歴のある複数の電池パックをまとめて充放電する際、全ての電池パックを効果的に使用できる。

図１は、実施形態に係る蓄電システムの概略を示す構成図である。

《本開示の実施形態の説明》
電気自動車などの電動車両の普及に伴い、使用履歴のある電動車両の電池パックを再利用することが検討されている。複数の電池パックの各々が使用履歴のある電動車両の電池パックである場合、複数の電池パックをまとめて充放電する際、各電池パックを均等に充放電すると各電池パックの充電状態がばらつくおそれがある。各電池パックが同一車種の電池パックであっても、電池パックの使用履歴が異なり疲労具合が異なることがあるからである。また、各電池パックが異なる車種の電池パックである場合、電池パックの使用履歴や疲労具合は勿論、公称容量や効率などの仕様や性能も異なることがあるからである。そのため、全ての電池パックを効果的に使用できない。なお、複数の電池パックが同一の新品の電池パックの場合は、蓄電システムを暫く運用していると、各電池パックの劣化具合にばらつきが生じるおそれがある。その場合、各電池パックの充電状態が次第にばらつき、全ての電池パックを効果的に使用できなくなる。

最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

（１）本開示の一態様に係る蓄電システムは、
使用履歴のある複数の電池パックと、
前記複数の電池パックの各々における性能を求める演算部とを備え、
前記演算部は、
前記複数の電池パックの各々における暫定電池効率を求める予備演算部と、
前記複数の電池パックの各々における第一電池容量及び第一電池効率を求める第一演算部と、を有し、
前記暫定電池効率は、前記複数の電池パックの各々における公称容量、前記複数の電池パックをまとめて所定の電力量を充放電したときの前記複数の電池パックの各々における電力量、及び充電状態の変化に基づいて求められる値であり、
前記第一電池容量及び前記第一電池効率は、前記暫定電池効率に対する前記公称容量の比率に応じて前記複数の電池パックをまとめて充放電したときの前記複数の電池パックの各々における第一充電電力量及び第一放電電力量に基づいて求められる値である。

上記蓄電システムは、使用履歴のある複数の電池パックをまとめて充放電する際、全ての電池パックを効果的に使用できる。第一演算部において、予備演算部で求めた暫定電池効率を用いることで比較的高精度な各電池パックの第一電池容量及び第一電池効率が求まる。そのため、各電池パックの使用履歴が異なっていたり、各電池パックの性能が異なっていたりしても、複数の電池パックをまとめて充放電する際、比較的高精度な各電池パックの第一電池容量及び第一電池効率に基づいて各電池パックを充放電できる。よって、全ての電池パックの充電状態にばらつきが生じ難く、全ての電池パックを同時にほぼ満充電にしたりほぼ完全放電にしたりし易い。即ち、特定の電池パックの過充電や過放電が抑制されるので、特定の電池パックの異常発熱が抑制されて寿命の低下が抑制される。

また、上記蓄電システムは、各電池パックの第一電池容量及び第一電池効率をまとめて求めることができる。そのため、上記蓄電システムは、第一電池容量及び第一電池効率を各電池パックごとに個々に求めなくてもよい。よって、上記蓄電システムは、第一電池容量及び第一電池効率を求める手間がかかり難い。

更に、上記蓄電システムは、全ての電池パックの充電状態がばらつき難いため、各電池パックの充電状態を合わせるように調整するバランシングが不要である。よって、バランシングのために運転停止期間を設ける必要がない。

（２）上記蓄電システムの一形態として、
前記複数の電池パックの各々において、
前記第一充電電力量は、充電状態が０％の前記複数の電池パックをまとめて充電し、いずれか一つの電池パックの充電状態が１００％となったときの値であり、
前記第一放電電力量は、前記いずれか一つの電池パックの充電状態が１００％となった後、前記複数の電池パックをまとめて放電し、前記いずれか一つの電池パックの充電状態が０％となったときの値であり、
前記第一電池容量は、前記第一放電電力量に基づいて求められる値であり、
前記第一電池効率は、前記第一充電電力量に対する前記第一放電電力量の比率で求められる値であることが挙げられる。

上記の構成は、複数の電池パックの各々において、高精度な第一充電電力量及び第一放電電力量を求めることができるため、高精度な第一電池容量及び第一電池効率が求まる。

（３）上記（２）の上記蓄電システムの一形態として、
前記第一電池容量は、前記いずれか一つの電池パックの充電状態が１００％となったときの前記複数の電池パックの各々における充電状態に対する前記第一放電電力量の比率で求められる値であることが挙げられる。

上記の構成は、複数の電池パックの各々において、より高精度な第一電池容量を求めることができる。即ち、より高精度な第一電池効率が求まる。

（４）上記蓄電システムの一形態として、
前記演算部は、前記複数の電池パックの各々における第二電池容量及び第二電池効率を求める第二演算部を有し、
前記第二電池容量及び前記第二電池効率は、前記暫定電池効率又は前記第一電池効率に対する前記第一電池容量の比率に応じて前記複数の電池パックをまとめて充放電したときの前記複数の電池パックの各々における第二充電電力量及び第二放電電力量に基づいて求められる値であることが挙げられる。

上記の構成は、使用履歴のある複数の電池パックをまとめて充放電する際、全ての電池パックをより効果的に使用できる。第二演算部において、第一演算部で求めた第一電池容量を用いることで、第一電池容量よりも高精度な第二電池容量が求まる。即ち、第一電池効率よりも高精度な各電池パックの第二電池効率が求まる。そのため、複数の電池パックをまとめて充放電する際、より高精度な各電池パックの第二電池容量と第二電池効率とに基づいて各電池パックを充放電できる。よって、全ての電池パックの充電状態が更にばらつき難い。

（５）上記（４）の上記蓄電システムの一形態として、
前記複数の電池パックの各々において、
前記第二充電電力量は、充電状態が０％の電池パックを含む前記複数の電池パックをまとめて充電し、いずれか一つの電池パックの充電状態が１００％となったときの値であり、
前記第二放電電力量は、充電状態が１００％の電池パックを含む前記複数の電池パックをまとめて放電し、いずれか一つの電池パックの充電状態が０％となったときの値であり、
前記第二電池容量は、前記第二放電電力量に基づいて求められる値であり、
前記第二電池効率は、前記第二充電電力量に対する前記第二放電電力量の比率で求められる値であることが挙げられる。

上記の構成は、複数の電池パックの各々において、高精度な第二充電電力量及び第二放電電力量を求めることができるため、高精度な第二電池容量及び第二電池効率が求まる。

（６）上記（５）の上記蓄電システムの一形態として、
前記第二演算部は、前記第一電池容量と充電状態とから充電余地及び充電残量を求め、
前記第二充電電力量は、充電状態が０％の電池パックを含む前記複数の電池パックをまとめて充電する際、前記暫定電池効率又は前記第一電池効率に対する前記充電余地の比率に応じた電力量を充電し、いずれか一つの電池パックの充電状態が１００％となったときの値であり、
前記第二放電電力量は、充電状態が１００％の電池パックを含む前記複数の電池パックをまとめて放電する際、前記暫定電池効率又は前記第一電池効率に対する前記充電残量の比率に応じた電力量を放電し、いずれか一つの電池パックの充電状態が０％となったときの値であることが挙げられる。

上記の構成は、複数の電池パックの各々においてより高精度な第二充電電力量及び第二放電電力量を求めることができるため、より高精度な第二電池容量及び第二電池効率を求めることができる。

（７）上記（４）から上記（６）のいずれか１つの上記蓄電システムの一形態として、
前記演算部は、前記複数の電池パックの各々における第三充電効率及び第三放電効率を求める第三演算部を備え、
前記第三充電効率及び前記第三放電効率は、前記第二電池容量と、前記複数の電池パックをまとめて所定の電力量を充放電したときの前記複数の電池パックの各々における電力量、及び充電状態の変化とに基づいて求められる値であることが挙げられる。

上記の構成は、使用履歴のある複数の電池パックをまとめて充放電する際、全ての電池パックをより効果的に使用できる。第三演算部において、第二演算部で求めた第二電池容量を用いることで高精度な各電池パックの第三充電効率及び第三放電効率が求まる。そのため、複数の電池パックをまとめて充放電する際、充電時には高精度な各電池パックの第三充電効率に基づいて各電池パックを充電でき、放電時には高精度な第三放電効率に基づいて各電池パックを放電できる。よって、充電時と放電時とで平均電力が異なる場合であっても、充電時と放電時のいずれにおいても全ての電池パックの充電状態がばらつき難い。

（８）上記（４）から上記（６）のいずれか１つの上記蓄電システムの一形態として、
前記第二電池効率の平方根に対する前記第二電池容量の比率に応じて前記複数の電池パックをまとめて充電する充電制御部と、
前記第二電池効率の平方根に対する前記第二電池容量の比率に応じて前記複数の電池パックをまとめて放電する放電制御部と、を備えることが挙げられる。

上記の構成は、充電時と放電時とで平均電力が実質的に同じである場合、全ての電池パックの充電状態がばらつき難い。

（９）上記（７）の上記蓄電システムの一形態として、
前記第三充電効率に対する前記第二電池容量の比率に応じて前記複数の電池パックをまとめて充電する充電制御部と、
前記第三放電効率に対する前記第二電池容量の比率に応じて前記複数の電池パックをまとめて放電する放電制御部と、を備えることが挙げられる。

上記の構成は、充電時と放電時とで平均電力が異なる場合であっても、充電時と放電時のいずれにおいても全ての電池パックの充電状態がばらつき難い。

（１０）上記蓄電システムの一形態として、
前記複数の電池パックの各々は、電動車両の電池パックであることが挙げられる。

上記の構成は、複数の電動車両の電池パックを再利用できる。

《本開示の実施形態の詳細》
本開示の実施形態の詳細を、以下に説明する。

《実施形態》
〔蓄電システム〕
図１を参照して、実施形態に係る蓄電システム１を説明する。蓄電システム１は、使用履歴のある複数の電池パック３を備える。本形態に係る蓄電システム１の特徴の一つは、複数の電池パック３の各々における性能を演算する演算部６を有する点にある。以下、詳細に説明する。図１の黒塗り矢印は充電を示し、白塗り矢印は放電を示している。

［電池パック］
各電池パック３は、使用履歴のある電池パックである。使用履歴のある複数の電池パック３とは、中古で同じ又は異なる仕様、性能の電池パックの集合体が含まれることは勿論、新品で同じ又は異なる仕様、性能の電池パックの集合体で蓄電システム１を構築したが、蓄電システム１として使用中のものも含まれる。

各電池パック３の使用履歴は、互いに同一であってもよいし、少なくとも１つの電池パック３の使用履歴が他の電池パック３と異なっていてもよい。勿論、全ての電池パック３の使用履歴が異なっていてもよい。各電池パック３における公称容量や効率などの仕様や性能は、互いに同一であってもよいし、少なくとも一つの電池パック３の仕様や性能が他の電池パック３と異なっていてもよい。勿論、全ての電池パック３の仕様や性能が互いに異なっていてもよい。

各電池パック３は、二次電池である。二次電池としては、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などが挙げられる。

各電池パック３は、電動車両に搭載されていた電池パックであることが好ましい。そうすれば、複数の電動車両の電池パックを再利用できる。電動車両としては、電気自動車やハイブリッド自動車が挙げられる。各電池パック３は、例えば、車種が同一の電気自動車に搭載されていたものでもよいし、少なくとも１つ電池パック３が、他の電池パック３と車種の異なる電気自動車に搭載されていたものでもよい。勿論、全ての電池パック３が、互いに車種の異なる電気自動車に搭載されていたものでもよい。

各電池パック３は、コンバータ４０、及び電気計器４１を介して電力バス２につながる。各電池パック３は、電力バス２を介して充電したり放電したりする。電力バス２は、交流バスでもよいし、直流バスでもよい。電力バス２が直流バスの場合、電力バス２の先に交直変換するインバータを介し、電力バス２が交流バスの場合、電力バス２と電池パック３との間にインバータを介することが挙げられる。インバータの図示は省略する。各コンバータ４０は、充電時、電力バス２の電圧を電池パック３の電圧に降圧し、放電時、電池パック３から出力される電圧を電力バス２の電圧に昇圧する。各電気計器４１は、各電池パック３の充電電力と放電電力とを測定する電力計と、各電池パック３の充電電力量の積算値と放電電力量の積算値とを測定する電力量計とを有する。各電気計器４１の測定結果は、後述する電力管理装置５に送られる。各電池パック３は、電池モジュール３１と電池制御装置３２とを有する。

電池モジュール３１は、複数の電池セルを組み合わせたものである。複数の電池セルは、バスバによって並列又は直列に接続されている。電池セル及びバスバの図示は省略する。バスバには、各電池セルの電圧を検知する電圧センサが取り付けられている。図１の各電池モジュール３１の網掛け箇所は、各電池モジュールの充電残量を模式的に示し、空白箇所は、各電池モジュール３１の充電余地を模式的に示す。充電残量及び充電余地は後述する。

電池制御装置３２は、電力管理装置５からの指令によって、各電池パック３の充放電電力量を制御する。電力管理装置５としては、ＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が挙げられる。また、電池制御装置３２は、電池モジュール３１の電圧、電流、及び温度などを監視し、電池パック３の状態を管理する。電池制御装置３２としては、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が挙げられる。

［演算部］
演算部６は、各電池パック３の性能を求める。演算部６は、電力管理装置５に備わる。演算部６は、予備演算部６０と、第一演算部６１とを有する。演算部６は、更に、第二演算部６２を有すること、又は第二演算部６２と第三演算部６３とを有することが好ましい。

（予備演算部）
予備演算部６０は、各電池パック３の暫定電池効率を求める。各電池パック３の暫定電池効率としては、暫定充電効率Ｅｃｋ（％）、暫定放電効率Ｅｄｋ（％）、及び暫定充放電効率Ｅ_０ｋ（％）が挙げられる。

〈暫定充電効率Ｅｃｋ〉
各暫定充電効率Ｅｃｋは、各電池パック３の「公称容量Ｃｋ×（充電時の充電状態の変化ΔＳｃｋ／所定の充電電力量ΔＷｃｋ）」、によって求められる値である。公称容量Ｃｋ（Ｗｈ）は、既知である。充電時の充電状態の変化量ΔＳｃｋ（％）は、複数の電池パック３をまとめて充電した際の各電池パック３における充電前後の充電状態の差である。即ち、所定の充電電力量ΔＷｃｋ（Ｗｈ）を各電池パック３に充電した後の充電状態と、所定の充電電力量ΔＷｃｋ（Ｗｈ）を各電池パック３に充電する前の充電状態との差である。各充電状態は、ＢＭＳによって把握できる。

〈暫定放電効率Ｅｄｋ〉
各暫定放電効率Ｅｄｋは、各電池パック３の「上記公称容量Ｃｋ×（放電時の充電状態の変化ΔＳｄｋ／所定の放電電力量ΔＷｄｋ）」、によって求められる値である。放電時の充電状態の変化量ΔＳｄｋ（％）は、複数の電池パック３をまとめて放電した際の各電池パック３における放電前後の充電状態の差である。即ち、各電池パック３から所定の放電電力量ΔＷｄｋ（Ｗｈ）を放電した後の充電状態と、各電池パック３から所定の放電電力量ΔＷｄｋ（Ｗｈ）を放電する前の充電状態との差である。

所定の充電電力量ΔＷｃｋと所定の放電電力量ΔＷｄｋとは、異なっていてもよいものの、同一であることが好ましい。

〈暫定充放電効率Ｅ_０ｋ〉
各暫定充放電効率Ｅ_０ｋは、各電池パック３の「（放電電力量／充電電力量）×１００」、によって求められる値である。上記充電電力量は、複数の電池パック３をまとめて充電し、各電池パック３の充電状態が第一充電状態から第二充電状態に変化するのに要した電力量である。上記放電電力量は、複数の電池パック３をまとめて放電し、各電池パック３の充電状態が上記第二充電状態から上記第一充電状態となるまで放電したときに得られる電力量である。

（第一演算部）
第一演算部６１は、各電池パック３の第一電池容量Ｗｄ’ｋ（Ｗｈ）及び第一電池効率Ｅｋ（％）を求める。各電池パック３の第一電池容量Ｗｄ’ｋ及び第一電池効率Ｅｋは、各電池パック３の第一充電電力量Ｗｃｋ（Ｗｈ）及び第一放電電力量Ｗｄｋ（Ｗｈ）に基づいて求められる値である。

〈第一充電電力量Ｗｃｋ〉
各第一充電電力量Ｗｃｋは、次のようにして求められる値である。まず、各電池パック３の充電状態を０％にする。次に、複数の電池パック３をまとめて充電する。その際、定格電力Ｐ（Ｗ）を各電池パック３に所定の比率で分配する。定格電力Ｐとは、本形態の蓄電システム１の所有者などが、蓄電システム１の用途に応じて決定する蓄電システム１全体の電力の目論見値である。蓄電システム１は、定格電力Ｐを満たすように複数の電池パック３を収集して構築される。各電池パック３に分配される比率は、以下の（１）又は（２）の比率が挙げられる。
（１）暫定充電効率Ｅｃｋに対する公称容量Ｃｋの比率Ｃｋ／Ｅｃｋ
（２）暫定充放電効率Ｅ_０ｋに対する公称容量Ｃｋの比率Ｃｋ／Ｅ_０ｋ
いずれか一つの電池パック３の充電状態が１００％となるまで充電する。いずれか一つの電池パック３の充電状態が１００％となったときの各電池パック３の充電電力量が、各電池パック３の第一充電電力量Ｗｃｋである。複数の電池パック３の第一充電電力量Ｗｃｋの合計が、蓄電システム１全体の第一充電電力量Ｗｃｓ（Ｗｈ）である。

〈第一放電電力量Ｗｄｋ〉
各第一放電電力量Ｗｄｋは、次のようにして求められる値である。いずれか一つの電池パック３の充電状態が１００％となった複数の電池パック３をまとめて放電する。その際、複数の電池パック３の放電電力の合計が定格電力Ｐ（Ｗ）となるように、各電池パック３を所定の比率で放電する。所定の比率は、以下の（１）又は（２）の比率が挙げられる。
（１）暫定放電効率Ｅｄｋ対する公称容量Ｃｋの比率Ｃｋ／Ｅｄｋ
（２）暫定充放電効率Ｅ_０ｋ対する公称容量Ｃｋの比率Ｃｋ／Ｅ_０ｋ
いずれか一つの電池パック３の充電状態が０％となるまで放電する。いずれか一つの電池パック３の充電状態が０％となったときの各電池パック３の放電電力量が、各電池パック３の第一放電電力量Ｗｄｋである。複数の電池パック３の第一放電電力量Ｗｄｋの合計が、蓄電システム１全体の第一放電電力量Ｗｄｓ（Ｗｈ）である。

〈第一電池容量Ｗｄ’ｋ〉
各第一電池容量Ｗｄ’ｋは、各電池パック３の「（第一放電電力量Ｗｄｋ／充電状態Ｓｆ）×１００」、によって求められる値である。各電池パック３の充電状態Ｓｆは、第一充電電力量Ｗｃｋを求める際にいずれか一つの電池パック３の充電状態が１００％となったときの各電池パック３の充電状態である。

〈第一電池効率Ｅｋ〉
各第一電池効率Ｅｋは、各電池パック３の「第一放電電力量Ｗｄｋ／第一充電電力量Ｗｃｋ」、によって求められる値である。

〈蓄電システム全体の第一電池容量Ｗｄｓ〉
蓄電システム１全体の第一電池容量Ｗｄｓ（Ｗｈ）は、蓄電システム１全体の第一放電電力量Ｗｄｓ（Ｗｈ）である。

〈蓄電システム全体の第一電池効率Ｅｓ〉
蓄電システム１全体の第一電池効率Ｅｓ（％）は、「蓄電システム１全体の第一放電電力量Ｗｄｓ／蓄電システム１全体の第一充電電力量Ｗｃｓ」、によって求められる値である。

（第二演算部）
第二演算部６２は、各電池パック３の第二電池容量Ｗｄ”ｋ及び第二電池効率Ｅ’ｋを求める。各電池パック３の第二電池容量Ｗｄ”ｋ及び第二電池効率Ｅ’ｋは、各電池パック３の第二充電電力量Ｗｃ’ｋ及び第二放電電力量Ｗｄ”ｋに基づいて求められる値である。

〈第二充電電力量Ｗｃ’ｋ〉
各第二充電電力量Ｗｃ’ｋは、次のようにして求められる値である。第一放電電力量Ｗｄｋを求める際にいずれか一つの電池パック３の充電状態が０％となった複数の電池パック３をまとめて充電する。その際、定格電力Ｐ（Ｗ）を各電池パック３に所定の比率で分配する。分配する比率は、以下の（１）又は（２）の比率が挙げられる。
（１）暫定充電効率Ｅｃｋに対する第一電池容量Ｗｄ’ｋの比率Ｗｄ’ｋ／Ｅｃｋ
（２）第一電池効率Ｅｋに対する第一電池容量Ｗｄ’ｋの比率Ｗｄ’ｋ／Ｅｋ

所定の時間充電したら、定格電力Ｐ（Ｗ）を各電池パック３に分配する比率を以下の（１）又は（２）の比率に変更する。
（１）暫定充電効率Ｅｃｋに対する充電余地Ｃａｋの比率Ｃａｋ／ＥｃＫ
（２）第一電池効率Ｅｋに対する充電余地Ｃａｋの比率Ｃａｋ／Ｅｋ

各充電余地Ｃａｋは、各電池パック３の充電可能な残容量である。各充電余地Ｃａｋは、各電池パック３の「第一電池容量Ｗｄ’ｋ×（１００－充電状態Ｓｋ）」、によって求められる値である。充電状態Ｓｋは、定期的に求めるとよい。

いずれか一つの電池パック３の充電状態が１００％となるまで充電する。いずれか一つの電池パック３の充電状態が１００％となったときの各電池パック３の充電電力量が、第二充電電力量Ｗｃ’ｋである。複数の電池パック３の第二充電電力量Ｗｃ’ｋの合計が、蓄電システム１全体の第二充電電力量Ｗｃ’ｓ（Ｗｈ）である。

〈第二放電電力量Ｗｄ”ｋ〉
各第二放電電力量Ｗｄ”ｋは、次のようにして求められる値である。第二充電電力量Ｗｃ’ｋを求める際にいずれか一つの電池パック３の充電状態が１００％となった複数の電池パック３をまとめて放電する。その際、複数の電池パック３の放電電力の合計が定格電力Ｐ（Ｗ）となるように、各電池パック３を所定の比率で放電する。所定の比率は、以下の（１）又は（２）の比率が挙げられる。
（１）暫定放電効率Ｅｄｋに対する第一電池容量Ｗｄ’ｋの比率Ｗｄ’ｋ／Ｅｃｋ
（２）第一電池効率Ｅｋに対する第一電池容量Ｗｄ’ｋの比率Ｗｄ’ｋ／Ｅｋ

所定の時間充電したら、各電池パック３を放電する比率を以下の（１）又は（２）の比率に変更する。
（１）暫定放電効率Ｅｄｋに対する充電残量Ｃｒｋの比率Ｃｒｋ／Ｅｄｋ
（２）第一電池効率Ｅｋに対する充電残量Ｃｒｋの比率Ｃｒｋ／Ｅｋ

各充電残量Ｃｒｋは、放電可能な残容量である。各充電残量Ｃｒｋは、各電池パック３の「第一電池容量Ｗｄ’ｋ×充電状態Ｓｋ」、によって求められる値である。充電状態Ｓｋは、定期的に求めるとよい。

いずれか一つの電池パック３の充電状態が０％となるまで放電する。いずれか一つの電池パック３の充電状態が０％となったときの各電池パック３の放電電力量が、第二放電電力量Ｗｄ”ｋである。複数の電池パック３の第二放電電力量Ｗｄ”ｋの合計が、蓄電システム１全体の第二放電電力量Ｗｄ”ｓ（Ｗｈ）である。

〈第二電池容量Ｗｄ”ｋ〉
各第二電池容量Ｗｄ”ｋ（Ｗｈ）は、各電池パック３の第二放電電力量Ｗｄ”ｋである。

〈第二電池効率Ｅ’ｋ〉
各第二電池効率Ｅ’ｋ（％）は、各電池パック３の「第二放電電力量Ｗｄ”ｋ／第二充電電力量Ｗｃ’ｋ」、によって求められる値である。

〈蓄電システム全体の第二電池容量Ｗｄ”ｓ〉
蓄電システム１全体の第二電池容量Ｗｄ”ｓ（Ｗｈ）は、蓄電システム１全体の第二放電電力量Ｗｄ”ｓ（Ｗｈ）である。

〈蓄電システム全体の第二電池効率Ｅ’ｓ〉
蓄電システム１全体の第二電池効率Ｅ’ｓ（％）は、「蓄電システム１全体の第二放電電力量Ｗｄ”ｓ／蓄電システム１全体の第二充電電力量Ｗｃ’ｓ」、によって求められる値である。

（第三演算部）
第三演算部６３は、各電池パック３の第三充電効率Ｆｃｋ及び第三放電効率Ｆｄｋを求める。

〈第三充電効率Ｆｃｋ〉
各第三充電効率Ｆｃｋは、各電池パック３の「第二電池容量Ｗｄ”ｋ×（充電時の充電状態の変化ΔＳｃｋ／所定の充電電力量ΔＷｃｋ）」、によって求められる値である。充電時の充電状態の変化量ΔＳｃｋは、上述の通り、複数の電池パック３をまとめて充電した際の各電池パック３における充電前後の充電状態の差である。即ち、所定の充電電力量ΔＷｃｋ（Ｗｈ）を各電池パック３に充電した後の充電状態と、所定の充電電力量ΔＷｃｋ（Ｗｈ）を各電池パック３に充電する前の充電状態との差である。

〈第三放電効率Ｆｄｋ〉
各第三放電効率Ｆｄｋは、各電池パック３の「第二電池容量Ｗｄ”ｋ×（放電時の充電状態の変化ΔＳｄｋ／所定の放電電力量ΔＷｄｋ）」、によって求められる値である。放電時の充電状態の変化量ΔＳｄｋは、上述の通り、複数の電池パック３をまとめて放電した際の各電池パック３における放電前後の充電状態の差である。即ち、各電池パック３から所定の放電電力量ΔＷｄｋ（Ｗｈ）を放電した後の充電状態と、各電池パック３から所定の放電電力量ΔＷｄｋ（Ｗｈ）を放電する前の充電状態との差である。

所定の充電電力量ΔＷｃｋと所定の放電電力量ΔＷｄｋとは、異なっていてもよいものの、同一であることが好ましい。

（演算手順）
演算手順としては、手順Ｉから手順ＩＩＩの３つの手順が挙げられる。手順Ｉから手順ＩＩＩは、いずれも以下のＡ過程からＣ過程を順に経る。

Ａ過程は、暫定電池効率を求める。
Ａ過程は、暫定充電効率Ｅｃｋを求めるＡ１過程及び暫定放電効率Ｅｄｋを求めるＡ２過程を有する。又は、Ａ過程は、Ａ１過程及びＡ２過程を有さず、暫定充放電効率Ｅ_０ｋを求めるＡ３過程を有する。

Ｂ過程は、第一電池容量Ｗｄ’ｋ及び第一電池効率Ｅｋを求める。
Ｂ過程は、第一充電電力量Ｗｃｋを求めるＢ１過程と、第一放電電力量Ｗｄｋを求めるＢ２過程とを有する。

Ｃ過程は、第二電池容量Ｗｄ”ｋ及び第二電池効率Ｅ’ｋを求める。
Ｃ過程は、第二充電電力量Ｗｃ’ｋを求めるＣ１過程と、第二放電電力量Ｗｄ”ｋを求めるＣ２過程とを有する。

手順Ｉと手順ＩＩとの相違点は、詳細は後述するものの、Ｃ過程で用いるパラメータにある。手順Ｉは、Ｃ過程において、暫定充電効率Ｅｃｋ及び暫定放電効率Ｅｄｋを用いる。一方、手順ＩＩは、Ｃ過程において、第一電池効率Ｅｋを用いる。

手順ＩＩと手順ＩＩＩとの相違点は、詳細は後述するものの、Ａ過程で経る過程と、Ｂ過程で用いるパラメータとにある。手順ＩＩは、Ａ過程において、Ａ１過程及びＡ２過程を経て、Ｂ過程において、暫定充電効率Ｅｃｋ及び暫定放電効率Ｅｄｋを用いる。一方、手順ＩＩＩは、Ａ過程において、Ａ３過程を経て、Ｂ過程において、暫定充放電効率Ｅ_０ｋを用いる。

〈手順Ｉ〉
手順Ｉは、Ａ１過程、Ａ２過程、Ｂ１過程、Ｂ２過程、Ｃ１過程、及びＣ２過程を順に経る。

Ａ１過程は、暫定充電効率Ｅｃｋを求める。
Ａ２過程は、Ａ１過程の後、暫定放電効率Ｅｄｋを求める。
所定の充電電力量ΔＷｃｋ及び放電電力量ΔＷｄｋが小さければ、暫定充電効率Ｅｃｋ及び暫定放電効率Ｅｄｋを求める時間が短くなり、延いては手順Ｉに要する時間が短くなる。所定の充電電力量ΔＷｃｋ及び放電電力量ΔＷｄｋが大きければ、比較的高精度な暫定充電効率Ｅｃｋ及び暫定放電効率Ｅｄｋが求まる。

Ｂ１過程は、Ａ２過程の後、各電池パック３の充電状態が０％の状態からいずれか一つの電池パック３の充電状態が１００％となるまで、複数の電池パック３をまとめて充電する。その際、定格電力Ｐ（Ｗ）を各電池パック３に暫定充電効率Ｅｃｋに対する公称容量Ｃｋの比率Ｃｋ／Ｅｃｋで分配する。

Ｂ２過程は、Ｂ１過程によっていずれか一つの電池パック３の充電状態が１００％となった複数の電池パック３のうちいずれか一つの電池パック３の充電状態が０％となるまで、複数の電池パック３をまとめて放電する。その際、複数の電池パック３の放電電力の合計が定格電力Ｐ（Ｗ）となるように、暫定放電効率Ｅｄｋ対する公称容量Ｃｋの比率Ｃｋ／Ｅｄｋで放電する。

Ｃ１過程は、Ｂ２過程によって、いずれか一つの電池パック３の充電状態が０％となった複数の電池パック３をまとめて充電する。その際、定格電力Ｐ（Ｗ）を各電池パック３に暫定充電効率Ｅｃｋに対する第一電池容量Ｗｄ’ｋの比率Ｗｄ’ｋ／Ｅｃｋで分配する。所定の時間充電したら、定期的に充電状態をモニタしつつ定格電力Ｐ（Ｗ）を各電池パック３に分配する比率を暫定充電効率Ｅｃｋに対する充電余地Ｃａｋの比率Ｃａｋ／Ｅｃｋに変更して、いずれか一つの電池パック３の充電状態が１００％となるまで、複数の電池パック３をまとめて充電する。

Ｃ２過程は、Ｃ１過程によっていずれか一つの電池パック３の充電状態が１００％となった複数の電池パック３をまとめて放電する。その際、複数の電池パック３の放電電力の合計が定格電力Ｐ（Ｗ）となるように、暫定放電効率Ｅｄｋに対する第一電池容量Ｗｄ’ｋの比率Ｗｄ’ｋ／Ｅｃｋで放電する。所定の時間放電したら、定期的に充電状態をモニタしつつ各電池パック３を放電する比率を暫定放電効率Ｅｄｋに対する充電残量Ｃｒｋの比率Ｃｒｋ／Ｅｄｋに変更して、いずれか一つの電池パック３の充電状態が０％となるまで、複数の電池パック３をまとめて放電する。

〈手順ＩＩ〉
手順ＩＩは、手順Ｉと同様、Ａ１過程、Ａ２過程、Ｂ１過程、Ｂ２過程、Ｃ１過程、及びＣ２過程を順に経る。

Ａ１過程とＡ２過程とＢ１過程とＢ２過程とは、手順Ｉと同様である。Ｂ２過程後、Ｂ１過程で求めた各第一充電電力量ＷｃｋとＢ２過程で求めた各第一放電電力量Ｗｄｋとの比率Ｗｄｋ／Ｗｃｋから、各第一電池効率Ｅｋを求める。そして、Ｃ１過程では、定格電力Ｐ（Ｗ）を各電池パック３に各第一電池効率Ｅｋに対する各第一電池容量Ｗｄ’ｋの比率Ｗｄ’ｋ／Ｅｋで分配する。所定の時間充電したら、定格電力Ｐ（Ｗ）を各電池パック３に分配する比率を各第一電池効率Ｅｋに対する各充電余地Ｃａｋの比率Ｃａｋ／Ｅｋに変更する。

〈手順ＩＩＩ〉
手順ＩＩＩは、Ａ３過程、Ｂ１過程、Ｂ２過程、Ｃ１過程、及びＣ２過程を順に経る。

Ａ３過程は、暫定充放電効率Ｅ_０ｋを求める。Ｂ１過程では、定格電力Ｐ（Ｗ）を各電池パック３に暫定充放電効率Ｅ_０ｋに対する公称容量Ｃｋの比率Ｃｋ／Ｅ_０ｋで分配する。Ｂ２過程では、複数の電池パック３の放電電力の合計が定格電力Ｐ（Ｗ）となるように、暫定充放電効率Ｅ_０ｋ対する公称容量Ｃｋの比率Ｃｋ／Ｅ_０ｋで放電する。Ｃ１過程とＣ２過程とは、手順ＩＩと同じである。

手順Ｉから手順ＩＩＩはいずれも、更に、Ｄ過程を経てもよい。Ｄ過程は、Ｃ過程後、第三充電効率Ｆｃｋ及び第三放電効率Ｆｄｋを求める。

手順Ｉから手順ＩＩＩのいずれかの手順を経るタイミングは、蓄電システム１の運用前、又は蓄電システム１の運用後の定期検査時などが挙げられる。

各電池パック３が中古の電池パックである場合、上記タイミングは、蓄電システム１の運用前であるとよい。そうすれば、蓄電システム１の運用前に各電池パック３の性能を高精度に把握できるため、蓄電システム１の運用時に、全ての電池パック３をまとめて充放電する際、全ての電池パックを効果的に使用できる。

各電池パック３が新品の電池パックである場合、上記タイミングは、蓄電システム１の運用後の定期検査時であるとよい。新品の電池パックの場合、基本的には、各電池パック３の性能は公称値通りとなる。そのため、運用前に上記手順を経なくても、蓄電システム１の運用時に、全ての電池パック３をまとめて充放電する際、全ての電池パックを効果的に使用できる。蓄電システム１を暫く運用すると、各電池パック３の劣化具合に差が生じるおそれがある。そのため、定期検査時などに上記手順を経ると、劣化具合に差が生じても、各電池パック３の性能を高精度に把握できる。よって、再運用時に全ての電池パック３をまとめて充放電する際、全ての電池パックを効果的に使用できる。勿論、上記タイミングは、蓄電システム１の運用前と、運用後の定期検査時の両方であってもよい。

［制御部］
蓄電システム１は、制御部７を有することが挙げられる。制御部７は、電力管理装置５に備わる。制御部７は、充電制御部７１と放電制御部７２とを有する。

（充電制御部）
充電制御部７１は、複数の電池パック３をまとめて充電する。その際、各電池パック３を以下の（１）又は（２）の比率で充電する。
（１）第二電池効率Ｅ’ｋの平方根に対する第二電池容量Ｗｄ”ｋの比率Ｗｄ”ｋ／（Ｅ’ｋ）^１／２
（２）第三充電効率Ｆｃｋに対する第二電池容量Ｗｄ”ｋの比率Ｗｄ”ｋ／Ｆｃｋ

特に、以下の（１）又は（２）の比率で充電することが好ましい。
（１）第二電池効率Ｅ’ｋの平方根に対する充電余地Ｃａｋの比率Ｃａｋ／（Ｅ’ｋ）^１／２
（２）第三充電効率Ｆｃｋに対する充電余地Ｃａｋの比率Ｃａｋ／Ｆｃｋ

各充電余地Ｃａｋは、各電池パック３の充電可能な残容量である。各充電余地Ｃａｋは、各電池パック３の「第二電池容量Ｗｄ”ｋ×（１００－充電状態Ｓｋ）」、によって求められる値である。

（放電制御部）
放電制御部７２は、複数の電池パック３をまとめて放電する。その際、各電池パック３を以下の（１）又は（２）の比率で放電する。
（１）第二電池効率Ｅ’ｋの平方根に対する第二電池容量Ｗｄ”ｋの比率Ｗｄ”ｋ／（Ｅ’ｋ）^１／２
（２）第三放電効率Ｆｄｋに対する第二電池容量Ｗｄ”ｋの比率Ｗｄ”ｋ／Ｆｄｋ

特に、以下の（１）又は（２）の比率で放電することが好ましい。
（１）第二電池効率Ｅ’ｋの平方根に対する充電残量Ｃｒｋの比率Ｃｒｋ／（Ｅ’ｋ）^１／２
（２）第三放電効率Ｆｄｋに対する充電残量Ｃｒｋの比率Ｃｒｋ／Ｆｄｋ

各充電残量Ｃｒｋは、放電可能な残容量である。各充電残量Ｃｒｋは、各電池パック３の「第二電池容量Ｗｄ”ｋ×充電状態Ｓｋ」、によって求められる値である。

充電時と放電時とで平均電力が実質的に同一な場合、充電制御部７１及び放電制御部７２はそれぞれ、上記（１）の比率で充電及び放電するとよい。その場合、全ての電池パック３の充電状態がばらつき難い。一方、上記平均電力が異なる場合、充電制御部７１及び放電制御部７２はそれぞれ上記（２）の比率で充電及び放電するとよい。その場合であっても、充電時と放電時のいずれにおいても全ての電池パック３の充電状態がばらつき難い。

〔作用効果〕
本形態の蓄電システム１は、使用履歴のある複数の電池パック３をまとめて充放電する際、全ての電池パック３を効果的に使用できる。

第一演算部６１において、予備演算部６０で求めた暫定電池効率を用いることで高精度な第一電池容量Ｗｄ’ｋ及び第一電池効率Ｅｋが求まる。そして、第二演算部６２において、第一演算部６１で求めた第一電池容量Ｗｄ’ｋを用いることで、第一電池容量Ｗｄ’ｋよりも高精度な第二電池容量Ｗｄ”ｋが求まる。即ち、第一電池効率Ｅｋよりも高精度な第二電池効率Ｅ’ｋが求まる。そのため、複数の電池パック３をまとめて充放電する際、より高精度な各電池パック３の第二電池容量Ｗｄ”ｋと第二電池効率Ｅ’ｋとに基づいて各電池パック３を充放電できる。よって、全ての電池パック３の充電状態が更にばらつき難い。

第三演算部６３において、第二演算部６２で求めた第二電池容量Ｗｄ”ｋを用いることで高精度な第三充電効率Ｆｃｋ及び第三放電効率Ｆｄｋが求まる。そのため、複数の電池パック３をまとめて充放電する際、充電時には高精度な第三充電効率Ｆｃｋに基づいて各電池パック３を充電でき、放電時には高精度な第三放電効率Ｆｄｋに基づいて各電池パック３を放電できる。よって、充電時と放電時とで平均電力が異なる場合であっても、充電時と放電時のいずれにおいても全ての電池パック３の充電状態がばらつき難い。

本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 蓄電システム
２ 電力バス
３ 電池パック
３１ 電池モジュール
３２ 電池制御装置
４０ コンバータ
４１ 電気計器
５ 電力管理装置
６ 演算部
６０ 予備演算部
６１ 第一演算部
６２ 第二演算部
６３ 第三演算部
７ 制御部
７１ 充電制御部
７２ 放電制御部

Claims (10)

1. 使用履歴のある複数の電池パックと、
   前記複数の電池パックの各々における性能を求める演算部とを備え、
   前記演算部は、
   前記複数の電池パックの各々における暫定電池効率を求める予備演算部と、
   前記複数の電池パックの各々における第一電池容量及び第一電池効率を求める第一演算部と、を有し、
   前記暫定電池効率は、前記複数の電池パックの各々における公称容量、前記複数の電池パックをまとめて所定の電力量を充放電したときの前記複数の電池パックの各々における電力量、及び充電状態の変化に基づいて求められる値であり、
   前記第一電池容量及び前記第一電池効率は、前記暫定電池効率に対する前記公称容量の比率に応じて前記複数の電池パックをまとめて充放電したときの前記複数の電池パックの各々における第一充電電力量及び第一放電電力量に基づいて求められる値である、
   蓄電システム。
2. 前記複数の電池パックの各々において、
   前記第一充電電力量は、充電状態が０％の前記複数の電池パックをまとめて充電し、いずれか一つの電池パックの充電状態が１００％となったときの値であり、
   前記第一放電電力量は、前記いずれか一つの電池パックの充電状態が１００％となった後、前記複数の電池パックをまとめて放電し、前記いずれか一つの電池パックの充電状態が０％となったときの値であり、
   前記第一電池容量は、前記第一放電電力量に基づいて求められる値であり、
   前記第一電池効率は、前記第一充電電力量に対する前記第一放電電力量の比率で求められる値である請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記第一電池容量は、前記いずれか一つの電池パックの充電状態が１００％となったときの前記複数の電池パックの各々における充電状態に対する前記第一放電電力量の比率で求められる値である請求項２に記載の蓄電システム。
4. 前記演算部は、前記複数の電池パックの各々における第二電池容量及び第二電池効率を求める第二演算部を有し、
   前記第二電池容量及び前記第二電池効率は、前記暫定電池効率又は前記第一電池効率に対する前記第一電池容量の比率に応じて前記複数の電池パックをまとめて充放電したときの前記複数の電池パックの各々における第二充電電力量及び第二放電電力量に基づいて求められる値である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蓄電システム。
5. 前記複数の電池パックの各々において、
   前記第二充電電力量は、充電状態が０％の電池パックを含む前記複数の電池パックをまとめて充電し、いずれか一つの電池パックの充電状態が１００％となったときの値であり、
   前記第二放電電力量は、充電状態が１００％の電池パックを含む前記複数の電池パックをまとめて放電し、いずれか一つの電池パックの充電状態が０％となったときの値であり、
   前記第二電池容量は、前記第二放電電力量に基づいて求められる値であり、
   前記第二電池効率は、前記第二充電電力量に対する前記第二放電電力量の比率で求められる値である請求項４に記載の蓄電システム。
6. 前記第二演算部は、前記第一電池容量と充電状態とから充電余地及び充電残量を求め、
   前記第二充電電力量は、充電状態が０％の電池パックを含む前記複数の電池パックをまとめて充電する際、前記暫定電池効率又は前記第一電池効率に対する前記充電余地の比率に応じた電力量を充電し、いずれか一つの電池パックの充電状態が１００％となったときの値であり、
   前記第二放電電力量は、充電状態が１００％の電池パックを含む前記複数の電池パックをまとめて放電する際、前記暫定電池効率又は前記第一電池効率に対する前記充電残量の比率に応じた電力量を放電し、いずれか一つの電池パックの充電状態が０％となったときの値である請求項５に記載の蓄電システム。
7. 前記演算部は、前記複数の電池パックの各々における第三充電効率及び第三放電効率を求める第三演算部を備え、
   前記第三充電効率及び前記第三放電効率は、前記第二電池容量と、前記複数の電池パックをまとめて所定の電力量を充放電したときの前記複数の電池パックの各々における電力量、及び充電状態の変化とに基づいて求められる値である請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の蓄電システム。
8. 前記第二電池効率の平方根に対する前記第二電池容量の比率に応じて前記複数の電池パックをまとめて充電する充電制御部と、
   前記第二電池効率の平方根に対する前記第二電池容量の比率に応じて前記複数の電池パックをまとめて放電する放電制御部と、を備える請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の蓄電システム。
9. 前記第三充電効率に対する前記第二電池容量の比率に応じて前記複数の電池パックをまとめて充電する充電制御部と、
   前記第三放電効率に対する前記第二電池容量の比率に応じて前記複数の電池パックをまとめて放電する放電制御部と、を備える請求項７に記載の蓄電システム。
10. 前記複数の電池パックの各々は、電動車両の電池パックである請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の蓄電システム。

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