JP7463338B2 - 電力需要調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力需要調整装置に関する。

例えば特許文献１には、電池制御システムが開示されている。この電池制御システムは、電力網に接続して、電力を充放電する蓄電池と、蓄電池の充放電を制御する制御装置とを備えている。

制御装置は、蓄電池の劣化状態が所定の条件を満たしたとき、蓄電池に対する充放電制御の内容を変更する。制御装置は、例えば蓄電池の使用時間が所定の時間以上になると、蓄電池の劣化を抑制するように充放電を制御するように構成されている。このことによって、蓄電池を所有する需要家の経済性を向上させることができる。

特開２０２０－１６２３０４号公報

ところで、特許文献１に開示された蓄電池などの二次電池では、例えば過度な充放電を行うことで、電解液中の塩濃度が偏って内部抵抗が大きくなり、二次電池が劣化することがある。このように電解液中の塩濃度が偏ることに起因した二次電池の劣化のことをハイレート劣化という。このハイレート劣化を考慮せずに二次電池に対して充放電を繰り返すと、ハイレート劣化を促進させる虞があった。

ここで提案される電力需要調整装置は、電力系統に接続された二次電池における、電解液中の塩濃度の偏りに起因するハイレート劣化に対する評価値を取得する取得処理と、二次電池の評価値が予め定められた放電閾値以上であるときに、二次電池を電力系統の放電需要の調整に参加させない放電非参加処理と、が実行されるように構成されている。例えばハイレート劣化に対する評価値が大きいときには、二次電池が放電過多の状態である。放電過多の二次電池に対して、放電が行われると、ハイレート劣化が促進され易い。そのため、ここでは、評価値が放電閾値以上のときには、電力系統の放電需要の調整に参加させないようにすることで、二次電池のハイレート劣化を抑えることができる。

ここで提案される電力需要調整装置は、二次電池の評価値が予め定められた充電閾値以下であるときに、二次電池を電力系統の充電需要の調整に参加させない充電非参加処理が、更に実行されるように構成されてもよい。

ここで提案される電力需要調整装置において、取得処理では、二次電池における、放電側の評価値である放電評価値と、充電側の評価値である充電評価値とを取得してもよい。放電非参加処理では、放電評価値が放電閾値以上であるときに、二次電池を電力系統の放電需要の調整に参加させなくてもよい。充電非参加処理では、充電評価値が充電閾値以下であるときに、二次電池を電力系統の充電需要の調整に参加させなくてもよい。

ここで提案される電力需要調整装置は、電力系統に接続された二次電池における、電解液中の塩濃度の偏りに起因するハイレート劣化に対する評価値を取得する取得処理と、二次電池の評価値が予め定められた充電閾値以下であるときに、二次電池を電力系統の充電需要の調整に参加させない充電非参加処理と、が実行されるように構成されている。例えばハイレート劣化に対する評価値が小さいときには、二次電池が充電過多の状態である。充電過多の二次電池に対して、充電が行われると、ハイレート劣化が促進され易い。そのため、ここでは、評価値が充電閾値以下のときには、電力系統の充電需要の調整に参加させないようにすることで、二次電池のハイレート劣化を抑えることができる。

ここで提案される電力需要調整装置は、電力系統に接続された複数の二次電池における、電解液中の塩濃度の偏りに起因するハイレート劣化に対する評価値をそれぞれ取得する取得処理と、複数の二次電池のうち、評価値が予め定められた放電閾値未満である二次電池を電力系統の放電需要の調整に参加させる放電参加処理と、が実行されるように構成されている。評価値が放電閾値未満のときには、放電過多ではないといえる。そのため、評価値が放電閾値未満のときには、二次電池を電力系統の放電需要の調整に参加させることで、ハイレート劣化を抑えつつ、二次電池を放電させることができる。

ここで提案される電力需要調整装置は、複数の二次電池のうち、評価値が放電閾値以上である二次電池を電力系統の充電需要の調整に参加させる充電参加処理が、更に実行されるように構成されてもよい。

ここで提案される電力需要調整装置において、充電参加処理では、複数の二次電池のうち、評価値が予め定められた充電閾値より大きい二次電池を電力系統の充電需要の調整に参加させてもよい。

ここで提案される電力需要調整装置は、電力系統に接続された複数の二次電池における、電解液中の塩濃度の偏りに起因するハイレート劣化に対する評価値をそれぞれ取得する取得処理と、複数の二次電池のうち、評価値が予め定められた充電閾値より大きい二次電池を電力系統の充電需要の調整に参加させる充電参加処理と、が実行されるように構成されている。評価値が充電閾値よりも大きいときには、充電過多ではないといえる。そのため、評価値が充電閾値よりも大きいときには、二次電池を電力系統の充電需要の調整に参加させることで、ハイレート劣化を抑えつつ、二次電池を充電することができる。

ここで提案される電力需要調整装置は、複数の二次電池のうち、評価値が充電閾値以下である二次電池を電力系統の放電需要の調整に参加させる放電参加処理が、更に実行されるように構成されてもよい。

実施形態に係る電力需要調整システムを示す概念図である。 実施形態に係る電力需要調整システムを示すブロック図である。 ハイレート劣化に対する評価値を考慮しながら、電動車両に搭載された二次電池の充放電を制御する手順を示すフローチャートである。 評価値のうちの放電評価値と放電閾値を示すグラフである。 評価値のうちの充電評価値と充電閾値を示すグラフである。 二次電池のＳＯＣを考慮しながら、電動車両に搭載された二次電池の充放電を制御する手順を示すフローチャートである。

以下、ここで開示される電力需要調整装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。また、同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明は適宜に省略されるものとする。

図１は、本実施形態に係る電力需要調整装置５０を備える電力需要調整システム１００を示す概念図である。図２は、電力需要調整システム１００を示すブロック図である。本実施形態に係る電力需要調整装置５０は、二次電池１０に対する充電および放電（以下、充放電ともいう。）を制御して、電力系統９０の電力を調整する装置である。

ここで、二次電池１０とは、繰り返し充放電可能な蓄電デバイス一般をいい、リチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などのいわゆる蓄電池を包含する。本実施形態では、二次電池１０は、リチウムイオン二次電池であるが、リチウムイオン二次電池に限定されるものではない。

詳しい図示は省略するが、二次電池１０は、ケースと、ケースに収容される電極体と、ケースに収容される電解液とを備えている。電極体は、例えば正極要素としての正極シートと、負極要素としての負極シートと、正極シートと負極シートの間に配置されるセパレータとを有している。電解液は、例えば非水系溶媒に支持塩を溶解させた非水電解液である。非水系溶媒の一例として、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどのカーボネート系溶媒が挙げられる。支持塩の一例として、ＬｉＰＦ_６等のフッ素含有リチウム塩が挙げられる。

本実施形態では、二次電池１０は、電動車両５に搭載された電池であり、いわゆる車載電池である。電動車両５は、二次電池１０から得られる電力をエネルギー源として走行する。電動車両５には、電気自動車、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車などの電力をエネルギー源とした車両が含まれる。電動車両５は、四輪車であってもよいし、二輪車であってもよい。電動車両５に搭載されている二次電池１０の数は限定されず、複数であってもよい。なお、二次電池１０は、車載電池に限定されず、例えば家庭内で使用される蓄電池であってもよい。

本実施形態では、電力需要調整装置５０は、電力需要調整システム１００に備えられている。電力需要調整システム１００は、電動車両５に対する充放電を調整して、電力系統９０の電力を調整するシステムである。図１に示すように、電力需要調整システム１００は、管理端末２０と、電動車両５に搭載された二次電池１０に対して充放電する複数の充放電装置３０と、充放電装置３０を制御する電力需要調整装置５０とを備えている。また、電力需要調整システム１００は、図示は省略するが、電力系統９０の電力が蓄えられる蓄電装置を備えている。

複数の充放電装置３０は、蓄電装置に充放電可能に接続されている。電力需要調整システム１００は、電力系統９０の電力需要に応じて、蓄電装置に蓄えられた電力を電動車両５の二次電池１０に充電すること、および、二次電池１０から放電された電力を蓄電装置に蓄えることを管理する。なお、電力系統９０の蓄電装置に蓄えられた電力は、電力会社などの特定の業者に売られる。電力需要調整システム１００は、電力を売買する、すなわち売電および買電する際に使用されるシステムであり得る。

ここでは、電力需要調整システム１００を管理する者を、システム管理者という。システム管理者は、アグリゲータとも呼ばれる。システム管理者は、電力系統９０の電力の需要と供給のバランスを保つように電力の需要量を制御する。システム管理者は、必要な電力量を確保するために、電動車両５のユーザとより多く契約することが好ましく、多くの充放電装置３０を管理することが好ましい。

電力需要調整システム１００は、電動車両５から電力系統９０に電力を供給する、いわゆるＶ２Ｇ（Ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－Ｇｒｉｄ）を実現するシステムである。電力需要調整システム１００には、Ｖ２Ｇに参加する複数の電動車両５が登録されている。Ｖ２Ｇに参加する電動車両５に搭載された二次電池１０は、電力需要に応えるために充放電が繰り返され得る。また、電力需要調整システム１００は、複数の充放電装置３０を管理している。電力需要調整システム１００は、電力系統９０から電動車両５への放電需要（言い換えると、放電要求）に対して、電動車両５から充放電装置３０へ電力を供給したり、電力系統９０から電動車両５への充電需要（言い換えると、充電要求）に対して、充放電装置３０から電動車両５へ電力を供給したりすることで、電力系統９０の電力をマネジメントする。

ここで、電力系統９０は、発電、送電、変電、配電などを行う電気設備によって構成されるものである。電力系統９０は、電力需要に応じて需要家の電気設備まで電力を供給する。電力量は、需要と供給とのバランスを保つように調整される。このような電力需給の調整は、アグリゲータであるシステム管理者によって管理され得る。システム管理者は、電力需要調整装置５０を通じて電力系統９０への充放電を指示することができる。ここでは、電力系統９０の電力需要に応じて、二次電池１０の充放電が制御される。例えば電力系統９０の需要が放電需要の場合、電力系統９０に電力不足が生じているため、二次電池１０からの放電が制御される。その結果、電力系統９０に電力が供給される。一方、電力系統９０の需要が充電需要の場合、電力系統９０に余剰電力があるため、二次電池１０への充電が制御される。その結果、電力系統９０の電力が放出される。

管理端末２０は、システム管理者（例えばアグリゲータ）によって使用される端末である。システム管理者は、管理端末２０を使用することで、電力系統９０の電力需要を把握することができる。また、システム管理者は、管理端末２０を使用することで、電動車両５から電力系統９０への充放電を指示することができる。管理端末２０は、例えばシステム管理者が使用するデスクトップ型やラップトップ型のパーソナルコンピュータによって実現される。もちろん、管理端末２０は、スマートフォンやタブレット端末で実現されることも可能である。管理端末２０は、画面２１と、キーボード、マウスまたはタッチパネルなどのシステム管理者が操作して入力する入力手段２２と、端末制御装置２３とを備えている。端末制御装置２３は、画面２１および入力手段２２と通信可能に接続されている。

充放電装置３０は、電動車両５の二次電池１０に対して充放電するための装置である。充放電装置３０は、例えば、家庭、事業所、商業施設、病院、ガソリンスタンド、カーディーラなどに設けられた充電スポットに設置されている。充放電装置３０は、図２に示されているように、コネクタ３１と、制御装置３２とを備えている。制御装置３２は、例えば、マイクロコンピュータである。

図１に示すように、充放電装置３０のコネクタ３１は、電動車両５に接続される。充放電装置３０は、コネクタ３１を介して二次電池１０を充放電できるように構成されている。特に限定されないが、コネクタ３１としては、例えば、充放電ケーブル等が用いられる。充放電装置３０は、コネクタ３１を介して二次電池１０から電力系統９０に電力を供給できるように構成されている。電動車両５は、充放電装置３０を介して電力系統９０に接続される。

ところで、電動車両５に搭載される二次電池１０では、例えば過度な充放電を行うことで、二次電池１０の電解液中の塩濃度が、予め定められた濃度に対して偏りが生じることがあり得る。電解液中の塩濃度が偏ることで、二次電池１０の内部抵抗が大きくなり、二次電池１０が劣化することがあり得る。このように、二次電池１０の電解液中の塩濃度が偏ることに起因した二次電池１０の劣化のことをハイレート劣化という。なお、ハイレート劣化は、いわゆる材料劣化などの経年劣化と異なり、可逆的な劣化である。ハイレート劣化では、大きな電流による充放電に伴って二次電池１０が膨張または収縮した結果、二次電池１０の電極体内において電解液が一時的に移動して部分的に塩濃度の薄いところや、濃いところが生じることで、塩濃度の偏りが発生する。そのため、ある程度の時間、充放電をせずに二次電池１０を静置させたり、充放電電流を小さく制限したりすることで、塩濃度が均一になる方向に電解液が含侵し、塩濃度の偏りが回復する。塩濃度の回復の速度は、温度条件によって変わり得るものである。例えば低温のときには電解液の粘度が高くなるため、塩濃度の偏りの回復が遅くなる半面、高温のときには電解液の粘度が低くなるため、塩濃度の偏りの回復が早くなる。ハイレート劣化が進行すると、内部抵抗が高くなることで充放電の効率が低下することがあるため、ハイレート劣化は抑えることが好ましい。また、ハイレート劣化を考慮せずに二次電池１０に対して充放電を繰り返すと、ハイレート劣化を促進させる虞があるため、ハイレート劣化は抑えることが好ましい。

そこで、本実施形態では、電力需要調整装置５０は、ハイレート劣化を考慮して、電力系統９０に接続され、かつ、電力系統９０から充電要求または放電要求された二次電池１０の充放電を制御する。電力需要調整装置５０は、電力系統９０の電力需要に応じて、ハイレート劣化を考慮して電動車両５の二次電池１０の充放電を制御する。電力需要調整装置５０は、単一のコンピュータによって実現されるものであってもよいし、複数のコンピュータが協働で実現されるものであってもよい。電力需要調整装置５０は、電力需要調整システム１００のシステム管理者によって管理される。

電力需要調整装置５０は、インターネットなどのネットワークを介して、電動車両５、管理端末２０、充放電装置３０および電力系統９０と通信可能に接続されている。電力需要調整装置５０は、制御装置５５を備えている。なお、電力需要調整装置５０は、図示は省略するが、管理端末２０と同様に、画面と、入力手段とを備えていてもよい。

制御装置５５の構成は特に限定されない。ここでは、制御装置５５は、例えばマイクロコンピュータである。制御装置５５は、例えばＩ／Ｆと、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、を備えている。図２に示すように、制御装置５５は、記憶部６０と、第１通信部６１と、第２通信部６２と、第３通信部６３とを備えている。更に、制御装置５５は、取得部７０と、第１判定部７１と、第２判定部７２と、放電参加処理部７５と、放電非参加処理部７６と、充電参加処理部７７と、充電非参加処理部７８とを備えている。なお、制御装置５５の各部６１～７８は、１つまたは複数のプロセッサによって実現されてもいてよいし、回路に組み込まれていてもよい。

第１通信部６１は、電動車両５と通信可能に構成されている。第２通信部６２は、システム管理者が使用する管理端末２０と通信可能に構成されている。ここでは、第２通信部６２は、管理端末２０の端末制御装置２３と通信可能に接続されている。第３通信部６３は、充放電装置３０と通信可能に構成されている。ここでは、第３通信部６３は、充放電装置３０の制御装置３２と通信可能に接続されている。

次に、電力系統９０の電力需要（例えば放電需要、充電需要）に応じて、ハイレート劣化を考慮しながら、電動車両５に搭載された二次電池１０の充放電を制御する手順について、図３のフローチャートに沿って説明する。ここでは、図１に示すように、充放電装置３０のコネクタ３１に接続されている電動車両５、すなわち電力系統９０の電力需要に応じて、電力系統９０に接続されている電動車両５に対して、二次電池１０の充放電の制御が行われる。

まず図３のステップＳ１０１では、図２の取得部７０は、電力系統９０に接続された二次電池１０における評価値ΣＤを取得する。ここで、評価値ΣＤとは、二次電池１０の電解液中の塩濃度の偏りに起因するハイレート劣化に対する評価値である。取得部７０は、電力系統９０に接続、すなわち充放電装置３０に接続されている全ての電動車両５に搭載された二次電池１０に対する評価値ΣＤを取得する。

なお、この評価値ΣＤを算出する方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の手法を用いることができる。例えば評価値ΣＤは、特開２０１７－１０３０８０号公報に記載された手法を用いて算出される。特開２０１７－１０３０８０号公報に開示された発明では、サイクルタイムΔｔにおける評価値Ｄ（Ｎ）を算出し、評価値Ｄ（Ｎ）に基づいた積算評価値が算出される。この積算評価値が、本実施形態における評価値ΣＤとなる。ここでは、評価値ΣＤ＞０のとき、放電方向に塩濃度（例えばイオン濃度）が偏っており、後述の放電閾値Ｋ１（図４参照）以上のときに、塩濃度が放電側に偏り過ぎて、二次電池１０が放電過多の状態になる。一方、評価値ΣＤ＜０のとき、充電方向に塩濃度が偏っており、後述の充電閾値Ｋ２（図５参照）以下のときに、塩濃度が充電側に偏り過ぎて、二次電池１０が充電過多の状態になる。

なお、本実施形態では、評価値ΣＤは、放電評価値ΣＤｅｘ１と、充電評価値ΣＤｅｘ２とを有している。評価値ΣＤは、放電評価値ΣＤｅｘ１と、充電評価値ΣＤｅｘ２とに分けて算出されることが可能である。ここで、放電評価値ΣＤｅｘ１は、二次電池１０におけるハイレート劣化に対する放電側の評価値である。放電評価値ΣＤｅｘ１は、放電過多を管理するためのハイレート劣化に対する評価値である。放電評価値ΣＤｅｘ１は、電力系統９０が放電需要（例えば放電要求）のときに使用される評価値である。本実施形態では、放電評価値ΣＤｅｘ１は、特開２０１７－１０３０８０号公報に開示された発明における、放電側の積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）のことである。

一方、充電評価値ΣＤｅｘ２は、二次電池１０におけるハイレート劣化に対する充電側の評価値である。充電評価値ΣＤｅｘ２は、充電過多を管理するためのハイレート劣化に対する評価値である。充電評価値ΣＤｅｘ２は、電力系統９０が充電需要（例えば充電要求）のときに使用される評価値である。本実施形態では、充電評価値ΣＤｅｘ２は、特開２０１７－１０３０８０号公報に開示された発明における、充電側の積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）のことである。

このように、本実施形態では、取得部７０は、電力系統９０に接続された二次電池１０の評価値ΣＤ（詳しくは、放電評価値ΣＤｅｘ１、および、充電評価値ΣＤｅｘ２）を取得する。なお、取得部７０における評価値ΣＤの取得先は、特に限定されない。例えば取得部７０は、電力系統９０に接続された二次電池１０が搭載された電動車両５から取得する。例えば電動車両５には、二次電池１０の評価値ΣＤ（例えば放電評価値ΣＤｅｘ１、および、充電評価値ΣＤｅｘ２）が記憶されている。電動車両５は、電力需要調整装置５０の第１通信部６１（図２参照）を介して、電力需要調整装置５０に評価値ΣＤを送信する。このことで、取得部７０は、二次電池１０の評価値ΣＤを取得することができる。

なお、電動車両５によっては、ハイレート劣化に対する評価値ΣＤが記憶されていないことがあり得る。この評価値ΣＤは、二次電池１０の温度、二次電池１０における充放電時の電流値や電圧値に基づいて算出される値である。電動車両５では、所定の周期ごとに、二次電池１０の温度、二次電池１０における充放電時の電流値や電圧値が測定されて記憶されている。そのため、電動車両５から電力需要調整装置５０に対して、二次電池１０の温度、二次電池１０における充放電時の電流値や電圧値が送信される。そして、電力需要調整装置５０は、受信した二次電池１０の温度、電流値、電圧値に基づいて、評価値ΣＤを算出する。取得部７０は、電力需要調整装置５０によって算出された評価値ΣＤを取得してもよい。

このように、取得部７０が評価値ΣＤを取得した後、図３のステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、図２の第１判定部７１は、二次電池１０の評価値ΣＤが、予め定められた放電閾値Ｋ１以上であるか否かを判定する。ここで、放電閾値Ｋ１とは、記憶部６０に予め記憶された値である。図４は、評価値ΣＤのうちの放電評価値ΣＤｅｘ１と放電閾値Ｋ１を示すグラフである。図４に示すように、放電閾値Ｋ１は、正の値であり、二次電池１０の電池特性、劣化度合い、温度などに応じて設定される値である。放電閾値Ｋ１は、電力系統９０に接続された全ての二次電池１０に対して一定の値であってもよいし、二次電池１０毎に設定されるものであってもよい。

ここでは、１つの二次電池１０に対して１つの評価値ΣＤの場合、上述のように、第１判定部７１は、評価値ΣＤが放電閾値Ｋ１以上であるか否かを判定する。ただし、評価値ΣＤが、放電評価値ΣＤｅｘ１と充電評価値ΣＤｅｘ２とに分かれている場合、第１判定部７１は、図３のステップＳ１０３のように、放電評価値ΣＤｅｘ１が放電閾値Ｋ１以上であるか否かを判定してもよい。

ここで、評価値ΣＤ（または放電評価値ΣＤｅｘ１）が放電閾値Ｋ１以上である場合、次に、図３のステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、図２の放電非参加処理部７６は、二次電池１０を電力系統９０の放電需要の調整に参加させない。評価値ΣＤが放電閾値Ｋ１以上のとき、二次電池１０が放電過多であるため、放電されることでハイレート劣化が促進される虞がある。そのため、評価値ΣＤが放電閾値Ｋ１以上である二次電池１０には、電力系統９０の放電需要の調整に参加させない。なお、「放電需要の調整に参加させない」とは、電力系統９０から電力需要調整装置５０へ放電需要の要求があった場合でも、評価値ΣＤが放電閾値Ｋ１以上の二次電池１０から充放電装置３０に対する放電の制御を行わないことを意味する。また、電力系統９０の放電需要の調整の場合には、例えば電力系統９０の電力が不足しているときに、電力系統９０から電力需要調整装置５０に対して、放電需要信号が送信される。電力需要調整装置５０は、放電需要信号を受信することで、電力系統９０が放電需要の調整の状態であることを認識する。

一方、図３のステップＳ１０３において、評価値ΣＤ（または放電評価値ΣＤｅｘ１）が放電閾値Ｋ１未満である場合、次に図３のステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、図２の第２判定部７２は、二次電池１０の評価値ΣＤが、予め定められた充電閾値Ｋ２以下であるか否かを判定する。ここで、充電閾値Ｋ２とは、記憶部６０に予め記憶された値である。図５は、評価値ΣＤのうちの充電評価値ΣＤｅｘ２と充電閾値Ｋ２を示すグラフである。図５に示すように、充電閾値Ｋ２は、負の値であり、上記の放電閾値Ｋ１（図４参照）よりも小さい値である。充電閾値Ｋ２は、放電閾値Ｋ１と同様に、二次電池１０の電池特性、劣化度合い、温度などに応じて設定される値である。充電閾値Ｋ２は、放電閾値Ｋ１と同様に、電力系統９０に接続された全ての二次電池１０に対して一定の値であってもよいし、二次電池１０毎に設定されるものであってもよい。

ここでは、１つの二次電池１０に対して１つの評価値ΣＤの場合、上述のように、第２判定部７２は、評価値ΣＤが充電閾値Ｋ２以下であるか否かを判定する。ただし、評価値ΣＤが、放電評価値ΣＤｅｘ１と充電評価値ΣＤｅｘ２とに分かれている場合、第２判定部７２は、図３のステップＳ１０７のように、充電評価値ΣＤｅｘ２が充電閾値Ｋ２以下であるか否かを判定してもよい。

ステップＳ１０７において、評価値ΣＤ（または充電評価値ΣＤｅｘ２）が充電閾値Ｋ２以下である場合、次に、図３のステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、図２の充電非参加処理部７８は、評価値ΣＤが充電閾値Ｋ２以下である二次電池１０を電力系統９０の充電需要の調整に参加させない。評価値ΣＤが充電閾値Ｋ２以下のとき、二次電池１０が充電過多であるため、充電されることでハイレート劣化が促進される虞がある。そのため、評価値ΣＤ（または充電評価値ΣＤｅｘ２）が充電閾値Ｋ２以下である二次電池１０には、電力系統９０の充電需要の調整に参加させない。なお、「充電需要の調整に参加させない」とは、電力系統９０から電力需要調整装置５０へ充電需要の要求があった場合でも、充放電装置３０から、評価値ΣＤが充電閾値Ｋ２以下の二次電池１０への充電の制御を行わないことを意味する。電力系統９０の充電需要の調整の場合には、例えば電力系統９０に余剰電力が発生しているときに、電力系統９０から電力需要調整装置５０に対して、充電需要信号が送信される。電力需要調整装置５０は、充電需要信号を受信することで、電力系統９０が充電需要の調整の状態であることを認識する。

一方、図３のステップＳ１０７において、評価値ΣＤ（または充電評価値ΣＤｅｘ２）が充電閾値Ｋ２より大きい場合、次に図３のステップＳ１１１に進む。この場合、評価値ΣＤが、放電閾値Ｋ１未満であり、かつ、充電閾値Ｋ２より大きいため、放電の場合であっても充電の場合であっても、ハイレート劣化が起こり難い。すなわち、評価値ΣＤが、放電閾値Ｋ１未満であり、かつ、充電閾値Ｋ２より大きい二次電池１０は、放電過多ではなく、かつ、充電過多でもないため、充放電を行うことが可能である。そこで、ステップＳ１１１では、図２の放電参加処理部７５は、二次電池１０に対して電力系統９０の放電需要の調整に参加させる。また、図２の充電参加処理部７７は、二次電池１０に対して電力系統９０の充電需要の調整に参加させる。なお、ここで「放電需要（または充電需要）の調整に参加させる」とは、電力系統９０から電力需要調整装置５０へ放電需要（または充電需要）の要求があった場合、二次電池１０から充放電装置３０に対する放電（または充電）の制御を行うことを意味する。

なお、本実施形態では、図２の放電参加処理部７５は、図３のステップＳ１０３において、評価値ΣＤ（または放電評価値ΣＤｅｘ１）が放電閾値Ｋ１未満の場合に、二次電池１０を電力系統９０の放電需要の調整に参加させるように制御を行う。そのため、ステップＳ１０９では、評価値ΣＤが充電閾値Ｋ２以下である場合、評価値ΣＤは、充電閾値Ｋ２よりも大きい放電閾値Ｋ１未満になる。よって、ステップＳ１０９では、放電参加処理部７５は、二次電池１０を電力系統９０の放電需要の調整に参加させる。すなわち、評価値ΣＤが充電閾値Ｋ２以下である二次電池１０に対して、電力系統９０の充電需要の調整には参加させないが、電力系統９０の放電需要の調整には参加させる。

なお、評価値ΣＤが充電閾値Ｋ２以下のとき、充電過多の状態になる。このとき、放電参加処理部７５は、評価値ΣＤが充電閾値Ｋ２以下の二次電池１０に対して、充電過多の状態を緩和させるために、まず電力系統９０の放電需要の調整に優先的に参加させる。このように、充電過多の二次電池１０に対して放電させることで、例えば評価値ΣＤが大きくなる。そして、放電需要の調整に参加させて、評価値ΣＤが所定の閾値以上になったときに、充電参加処理部７７は、二次電池１０を充電需要の調整に参加させる。所定の閾値は、放電閾値Ｋ１以下であり、かつ、充電閾値Ｋ２以上である。このように、充電過多のときには、放電需要に参加させて評価値ΣＤを高くした後に、充電需要に参加させることで、ハイレート劣化を抑制しながら、二次電池１０に対して充放電を効率よく行うことができる。

本実施形態では、図２の充電参加処理部７７は、図３のステップＳ１０７において、評価値ΣＤ（または充電評価値ΣＤｅｘ２）が充電閾値Ｋ２よりも大きい場合に、二次電池１０を電力系統９０の充電需要の調整に参加させるように制御を行う。ステップＳ１０５では、評価値ΣＤが放電閾値Ｋ１以上である場合、評価値ΣＤは、放電閾値Ｋ１よりも小さい充電閾値Ｋ２以上になる。よって、ステップＳ１０５では、充電参加処理部７７は、二次電池１０を電力系統９０の充電需要の調整に参加させる。すなわち、評価値ΣＤが放電閾値Ｋ１以上である二次電池１０に対して、電力系統９０の放電需要の調整には参加させないが、電力系統９０の充電需要の調整には参加させる。

なお、評価値ΣＤが放電閾値Ｋ１以上のとき、放電過多の状態になる。このとき、充電参加処理部７７は、評価値ΣＤが放電閾値Ｋ１以上の二次電池１０に対して、放電過多の状態を緩和させるために、まず電力系統９０の充電需要の調整に優先的に参加させる。このように、放電過多の二次電池１０に対して充電させることで、評価値ΣＤが小さくなる。そして、充電需要に参加させて、評価値ΣＤが所定の閾値（放電閾値Ｋ１以下であり、かつ、充電閾値Ｋ２以上である閾値）以下になったときに、放電参加処理部７５は、二次電池１０の放電需要に参加させる。このように、放電過多のときには、充電需要に参加させて評価値ΣＤを低くした後に、放電需要に参加させることで、ハイレート劣化を抑制しながら、二次電池１０に対して充放電を効率よく行うことができる。

例えば電力系統９０の需要が放電需要のときにおいて、電力系統９０に接続される二次電池１０の数、言い換えると放電制御される二次電池１０の数が制限されることがあり得る。この場合、評価値ΣＤ（または放電評価値ΣＤｅｘ１）が小さい二次電池１０から優先的に電力系統９０に接続され、充放電装置３０に放電されるように制御されるとよい。また、電力系統９０の需要が充電需要のときにおいて、電力系統９０に接続される二次電池１０の数、言い換えると充電制御される二次電池１０の数が制限されることがあり得る。この場合、評価値ΣＤ（または充電評価値ΣＤｅｘ２）が大きい二次電池１０から優先的に電力系統９０に接続され、充放電装置３０から充電されるように制御されるとよい。

なお、上記では、ハイレート劣化に対する評価値ΣＤに応じて、電力系統９０の放電需要や充電需要のときに、放電や充電の制御の対象となる二次電池１０が決定されていた。しかしながら、二次電池１０の充電状態（以下、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）という。）に応じて、電力系統９０の放電需要や充電需要のときに、放電や充電の制御の対象となる二次電池１０が決定されてもよい。次に、電力系統９０の電力需要（例えば放電需要、充電需要）に応じて、二次電池１０のＳＯＣを考慮しながら、電動車両５に搭載された二次電池１０の充放電を制御する手順について、図６のフローチャートに沿って説明する。ここでは、図１に示すように、充放電装置３０のコネクタ３１に接続されている電動車両５、すなわち電力系統９０の電力需要に応じて、電力系統９０に接続されている電動車両５に対して、二次電池１０の充放電の制御が行われる。

まず図６のステップＳ２０１では、図２の取得部７０は、電力系統９０に接続された二次電池１０におけるＳＯＣを取得する。なお、取得部７０における二次電池１０のＳＯＣを取得する具体的な方法は特に限定されない。例えば取得部７０は、電力系統９０に接続された二次電池１０が搭載された電動車両５から、ＳＯＣを取得する。例えば電動車両５には、二次電池１０のＳＯＣに関する情報が記憶されている。電動車両５は、電力需要調整装置５０の第１通信部６１（図２参照）を介して、電力需要調整装置５０にＳＯＣに関する情報を送信する。このことで、取得部７０は、二次電池１０のＳＯＣを取得することができる。

このように、取得部７０が二次電池１０のＳＯＣを取得した後、図６のステップＳ２０３では、図２の第１判定部７１は、二次電池１０のＳＯＣが、予め定められたＳＯＣ上限値Ｓａ１以上であるか否かを判定する。ここで、ＳＯＣ上限値Ｓａ１とは、記憶部６０に予め記憶された値である。ＳＯＣ上限値Ｓａ１は、二次電池１０が満充電状態を示す値である。ＳＯＣ上限値Ｓａ１は、電力系統９０に接続された全ての二次電池１０に対して一定の値であってもよいし、二次電池１０毎に設定されるものであってもよい。

ここで、二次電池１０のＳＯＣがＳＯＣ上限値Ｓａ１以上の場合、次に、図６のステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、図２の充電非参加処理部７８は、二次電池１０が満充電状態であるため、ＳＯＣがＳＯＣ上限値Ｓａ１以上である二次電池１０に対して、電力系統９０の充電需要の調整に参加させない。ただし、満充電状態である二次電池１０は、放電することが可能である。そのため、ステップＳ２０５において、図２の放電参加処理部７５は、ＳＯＣがＳＯＣ上限値Ｓａ１以上である二次電池１０に、電力系統９０の放電需要の調整に参加させる。

一方、図６のステップＳ２０３において、二次電池１０のＳＯＣがＳＯＣ上限値Ｓａ１未満の場合、次に図６のステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７では、図２の第２判定部７２は、二次電池１０のＳＯＣが、予め定められたＳＯＣ下限値Ｓａ２以下であるか否かを判定する。ここで、ＳＯＣ下限値Ｓａ２とは、記憶部６０に予め記憶された値である。ＳＯＣ下限値Ｓａ２は、ＳＯＣ上限値Ｓａ１よりも小さい値である。ＳＯＣ下限値Ｓａ２は、二次電池１０の充電不足の状態を示す値である。ＳＯＣ下限値Ｓａ２は、電力系統９０に接続された全ての二次電池１０に対して一定の値であってもよいし、二次電池１０毎に設定されるものであってもよい。

ステップＳ２０７において、二次電池１０のＳＯＣがＳＯＣ下限値Ｓａ２以下である場合、次に、図６のステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０９では、図２の放電非参加処理部７６は、二次電池１０が充電不足の状態であるため、ＳＯＣがＳＯＣ下限値Ｓａ２以下である二次電池１０に対して、電力系統９０の放電需要の調整に参加させない。ただし、充電不足の状態である二次電池１０は、充電不足を解消するために、充電することが可能である。そのため、ステップＳ２０９において、図２の充電参加処理部７７は、ＳＯＣがＳＯＣ下限値Ｓａ２以下である二次電池１０に対して、電力系統９０の充電需要の調整に参加させる。

一方、図６のステップＳ２０７において、二次電池１０のＳＯＣがＳＯＣ下限値Ｓａ２より大きい場合、次に図６のステップＳ２１１に進む。ステップＳ２１１では、二次電池１０のＳＯＣが、ＳＯＣ上限値Ｓａ１未満であり、かつ、ＳＯＣ下限値Ｓａ２よりも大きい。そのため、二次電池１０に対して、充電することも放電することも可能である。そこで、ステップＳ２１１では、図２の放電参加処理部７５は、二次電池１０に対して電力系統９０の放電需要の調整に参加させる。また、図２の充電参加処理部７７は、二次電池１０に対して電力系統９０の充電需要の調整に参加させる。

本実施形態では、ハイレート劣化に対する評価値ΣＤと、二次電池１０のＳＯＣとの間には、相関性がない。ここでは、図３のフローチャートで示された評価値ΣＤの判定と、図６のフローチャートで示された二次電池１０のＳＯＣの判定とにおいて、両方で電力系統９０の放電需要の調整に参加させると判断された場合にのみ、二次電池１０を電力系統９０の放電需要の調整に参加させる。すなわち、評価値ΣＤの判定と、二次電池１０のＳＯＣの判定とにおいて、一方で放電需要の調整に参加させないと判断され、他方で放電需要の調整に参加させると判断された場合、二次電池１０を電力系統９０の放電需要の調整に参加させない。また、評価値ΣＤの判定と、二次電池１０のＳＯＣの判定とにおいて、両方で電力系統９０の充電需要の調整に参加させると判断された場合にのみ、二次電池１０を電力系統９０の充電需要の調整に参加させる。すなわち、評価値ΣＤの判定と、二次電池１０のＳＯＣの判定とにおいて、一方で充電需要の調整に参加させないと判断され、他方で充電需要の調整に参加させると判断された場合、二次電池１０を電力系統９０の充電需要の調整に参加させない。

本実施形態では、図３のフローチャートに示された評価値ΣＤによる判定と、図６のフローチャートに示された二次電池１０のＳＯＣによる判定の順は、特に限定されない。例えば図３のフローチャートに示された評価値ΣＤによる判定の後に、図６のフローチャートに示された二次電池１０のＳＯＣによる判定が行われてもよいし、図６のフローチャートに示された二次電池１０のＳＯＣによる判定の後に、図３のフローチャートに示された評価値ΣＤによる判定が行われてもよい。

以上、本実施形態では、電力需要調整装置５０は、取得処理と、放電非参加処理とが実行されるように構成されている。取得処理は、図２の取得部７０によって実行される処理である。取得処理では、図３のステップＳ１０１のように、電力系統９０に接続された二次電池１０における、電解液中の塩濃度の偏りに起因するハイレート劣化に対する評価値ΣＤを取得する。放電非参加処理では、図２の放電非参加処理部７６によって実行される。放電非参加処理では、図３のステップＳ１０５のように、二次電池１０の評価値ΣＤが予め定められた放電閾値Ｋ１以上であるときに、二次電池１０を電力系統９０の放電需要の調整に参加させない。例えばハイレート劣化に対する評価値ΣＤが大きいときには、二次電池１０が放電過多の状態である。放電過多の二次電池１０に対して、放電が行われると、ハイレート劣化が促進され易い。そのため、本実施形態では、評価値ΣＤが放電閾値Ｋ１以上のときには、電力系統９０の放電需要の調整に参加させないようにすることで、二次電池１０のハイレート劣化を抑えることができる。

本実施形態では、電力需要調整装置５０は、充電非参加処理が実行されるように構成されている。充電非参加処理は、図２の充電非参加処理部７８によって実行される。充電非参加処理では、図３のステップＳ１０９のように、二次電池１０の評価値ΣＤが予め定められた充電閾値Ｋ２以下であるときに、二次電池１０を電力系統９０の充電需要の調整に参加させない。例えばハイレート劣化に対する評価値ΣＤが小さいときには、二次電池１０が充電過多の状態である。充電過多の二次電池１０に対して、充電が行われると、ハイレート劣化が促進され易い。そのため、本実施形態では、評価値ΣＤが充電閾値Ｋ２以下のときには、電力系統９０の充電需要の調整に参加させないようにすることで、二次電池１０のハイレート劣化を抑えることができる。

本実施形態に係る取得処理では、図３のステップＳ１０１のように、二次電池１０における、放電側の評価値ΣＤである放電評価値ΣＤｅｘ１と、充電側の評価値ΣＤである充電評価値ΣＤｅｘ２とを取得する。放電非参加処理では、図３のステップＳ１０５のように、放電評価値ΣＤｅｘ１が放電閾値Ｋ１以上であるときに、二次電池１０を電力系統９０の放電需要の調整に参加させない。充電非参加処理では、図３のステップＳ１０９のように、充電評価値ΣＤｅｘ２が充電閾値Ｋ２以下であるときに、二次電池１０を電力系統９０の充電需要の調整に参加させない。このように、放電評価値ΣＤｅｘ１と放電閾値Ｋ１とで判定を行うことで、二次電池１０が放電過多であるか否かを適切に判定することができる。よって、放電過多によるハイレート劣化をより抑えることができる。また、充電評価値ΣＤｅｘ２と充電閾値Ｋ２とで判定を行うことで、二次電池１０が充電過多であるか否かを適切に判定することができる。よって、充電過多によるハイレート劣化をより抑えることができる。

本実施形態では、取得処理では、図３のステップＳ１０１のように、電力系統９０に接続された二次電池１０における評価値ΣＤをそれぞれ取得する。電力需要調整装置５０は、放電参加処理が実行されるように構成されている。放電参加処理は、図２の放電参加処理部７５によって実行される。放電参加処理では、図３のステップＳ１１１のように、複数の二次電池１０のうち、評価値ΣＤが放電閾値Ｋ１未満である二次電池１０を電力系統９０の放電需要の調整に参加させる。評価値ΣＤが放電閾値Ｋ１未満のときには、放電過多ではないといえる。そのため、評価値ΣＤが放電閾値Ｋ１未満のときには、二次電池１０を電力系統９０の放電需要の調整に参加させることで、ハイレート劣化を抑えつつ、二次電池１０を放電させることができる。

本実施形態では、電力需要調整装置５０は、充電参加処理が実行されるように構成されている。充電参加処理は、図２の充電参加処理部７７によって実行される。充電参加処理では、図３のステップＳ１０５のように、複数の二次電池１０のうち、評価値ΣＤが放電閾値Ｋ１以上である二次電池１０を電力系統９０の充電需要の調整に参加させる。このように、放電過多の二次電池１０に対して充電が行われることで、評価値ΣＤを小さくさせることができる。よって、放電過多の状態を早期に解消させることができる。

本実施形態では、充電参加処理では、図３のステップＳ１１１のように、複数の二次電池１０のうち、評価値ΣＤが充電閾値Ｋ２より大きい二次電池１０を電力系統９０の充電需要の調整に参加させる。評価値ΣＤが充電閾値Ｋ２よりも大きいときには、充電過多ではないといえる。そのため、評価値ΣＤが充電閾値Ｋ２よりも大きいときには、二次電池１０を電力系統９０の充電需要の調整に参加させることで、ハイレート劣化を抑えつつ、二次電池１０を充電することができる。

本実施形態では、放電参加処理では、図３のステップＳ１０９のように、複数の二次電池１０のうち、評価値ΣＤが充電閾値Ｋ２以下である二次電池１０を電力系統９０の放電需要の調整に参加させる。このように、充電過多の二次電池１０に対して放電が行われることで、評価値ΣＤを大きくさせることができる。よって、放電過多の状態を早期に解消させることができる。

１０ 二次電池
５０ 電力需要調整装置
７０ 取得部
７１ 第１判定部
７２ 第２判定部
７５ 放電参加処理部
７６ 放電非参加処理部
７７ 充電参加処理部
７８ 充電非参加処理部
９０ 電力系統
１００ 電力需要調整システム

Claims (9)

1. 電力系統に接続された二次電池における、電解液中の塩濃度の偏りに起因するハイレート劣化に対する評価値を取得する取得処理と、
   前記二次電池の前記評価値が予め定められた放電閾値以上であるときに、前記二次電池を前記電力系統の放電需要の調整に参加させない放電非参加処理と、
   が実行されるように構成された、電力需要調整装置。
2. 前記二次電池の前記評価値が予め定められた充電閾値以下であるときに、前記二次電池を前記電力系統の充電需要の調整に参加させない充電非参加処理が、更に実行されるように構成された、請求項１に記載された電力需要調整装置。
3. 前記取得処理では、前記二次電池における、放電側の前記評価値である放電評価値と、充電側の前記評価値である充電評価値とを取得し、
   前記放電非参加処理では、前記放電評価値が前記放電閾値以上であるときに、前記二次電池を前記電力系統の放電需要の調整に参加させず、
   前記充電非参加処理では、前記充電評価値が前記充電閾値以下であるときに、前記二次電池を前記電力系統の充電需要の調整に参加させない、請求項２に記載された電力需要調整装置。
4. 電力系統に接続された二次電池における、電解液中の塩濃度の偏りに起因するハイレート劣化に対する評価値を取得する取得処理と、
   前記二次電池の前記評価値が予め定められた充電閾値以下であるときに、前記二次電池を前記電力系統の充電需要の調整に参加させない充電非参加処理と、
   が実行されるように構成された、電力需要調整装置。
5. 電力系統に接続された複数の二次電池における、電解液中の塩濃度の偏りに起因するハイレート劣化に対する評価値をそれぞれ取得する取得処理と、
   複数の前記二次電池のうち、前記評価値が予め定められた放電閾値未満である前記二次電池を前記電力系統の放電需要の調整に参加させる放電参加処理と、
   が実行されるように構成された、電力需要調整装置。
6. 複数の前記二次電池のうち、前記評価値が前記放電閾値以上である前記二次電池を前記電力系統の充電需要の調整に参加させる充電参加処理が、更に実行されるように構成された、請求項５に記載された電力需要調整装置。
7. 前記充電参加処理では、複数の前記二次電池のうち、前記評価値が予め定められた充電閾値より大きい前記二次電池を前記電力系統の充電需要の調整に参加させる、請求項６に記載された電力需要調整装置。
8. 電力系統に接続された複数の二次電池における、電解液中の塩濃度の偏りに起因するハイレート劣化に対する評価値をそれぞれ取得する取得処理と、
   複数の前記二次電池のうち、前記評価値が予め定められた充電閾値より大きい前記二次電池を前記電力系統の充電需要の調整に参加させる充電参加処理と、
   が実行されるように構成された、電力需要調整装置。
9. 複数の前記二次電池のうち、前記評価値が前記充電閾値以下である前記二次電池を前記電力系統の放電需要の調整に参加させる放電参加処理が、更に実行されるように構成された、請求項８に記載された電力需要調整装置。

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