JPWO2012098794A1 - 電池制御装置 - Google Patents

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Abstract

蓄電池を複数並列接続してなる蓄電池システムであって、並列接続された各蓄電池の温度およびエネルギー量を検出し、検出した温度およびエネルギー量から、各蓄電池の劣化速度を算出し、各蓄電池の劣化速度が近づくように、各蓄電池に入出力する電力量を制御することを特徴とする蓄電池システムを提供する。

Description

本発明は、蓄電池を複数並列接続してなる蓄電池システムを制御する電池制御装置に関するものである。
従来より、比較的に厳しい温度環境で用いられる蓄電池システムとして、定置型蓄電池システムが知られている。このような定置型蓄電池システムとしては、電池容量を大きくするために、通常、複数の蓄電池を並列接続したものが用いられるが、このように複数の蓄電池を並列接続した構成においては、並列接続された各蓄電池は異なる温度環境に置かれることが多く、このように異なる温度環境に置かれると、各蓄電池間における劣化速度が異なることとなってしまい、これにより、各蓄電池間の劣化バラツキが促進し、結果として、定置型蓄電池システム全体の寿命が短くなってしまうという問題がある。一方、各蓄電池の温度環境を同一にするために、各蓄電池に対して温調を行なう方法も考えられるが、この場合においては、各蓄電池に対応した温調システムを設ける必要が生じてしまう。
これに対して、たとえば、特許文献１では、２個の蓄電池を並列接続してなる蓄電池システムにおいて、蓄電池間において温度差が生じている場合に、蓄電池間における劣化バラツキの促進を抑制するために、まず、温度の低い蓄電池の充電を行ない、温度の低い蓄電池の充電が終了した後に、温度の高い蓄電池の充電を行なう技術が開示されている。
特開平７−１５３４９８号公報
しかしながら、上記従来技術においては、蓄電池間において温度差が生じている場合に、単に蓄電池の充電タイミングを制御するものであり、蓄電池のエネルギー量に起因する蓄電池の劣化速度を考慮するものではないため、各蓄電池間の劣化バラツキを充分に解消することができないという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、蓄電池を複数並列接続してなる蓄電池システムを制御する電池制御装置において、温調システムを用いることなく、並列接続された各蓄電池間の劣化バラツキを抑制し、これにより、蓄電池システムの寿命を向上させることにある。
本発明は、蓄電池を複数並列接続してなる蓄電池システムにおいて、並列接続された各蓄電池の温度およびエネルギー量を検出し、検出した温度およびエネルギー量から、各蓄電池の劣化速度を算出し、各蓄電池の劣化速度が近づくように、各蓄電池に入出力する電力量を制御することにより、上記課題を解決する。
本発明によれば、並列接続された各蓄電池の温度およびエネルギー量に基づいて算出された各蓄電池の劣化速度が近づくように、各蓄電池に入出力する電力量を制御するため、各蓄電池の劣化速度のバラツキを抑制することができ、これにより、各蓄電池間の劣化バラツキを抑制することができ、結果として、蓄電池システムの寿命を向上させることができる。
図１は、本実施形態に係る蓄電池システムを示す構成図である。 図２は、コントローラ４０の機能ブロック図である。 図３（Ａ）は、各蓄電池の温度と劣化速度との関係を示すグラフ、図３（Ｂ）は、各蓄電池のエネルギー量と劣化速度との関係を示すグラフである。 図４は、本実施形態に係る劣化速度調整処理を示すフローチャートである。 図５（Ａ）は、一場面例における、各蓄電池１ａ，１ｂの温度と劣化速度との関係を示す図、図５（Ｂ）は、一場面例における、各蓄電池１ａ，１ｂのエネルギー量と劣化速度との関係を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る蓄電池システムを示す構成図である。以下においては、本実施形態に係る蓄電池システムが、定置型蓄電池システムである場合を例示して説明するが、特にこれに限定されるものではない。
本実施形態に係る蓄電池システムは、図１に示すように、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂ、コンバータ１０、交流電源２０、交流負荷３０、およびコントローラ４０を備える。第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂは、電力線を介して、互いに並列に接続されるとともに、変換機１０に接続されている。そして、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂは、変換機１０を介して、交流電源２０からの電力が入力可能となっているとともに、交流負荷３０への電力の供給が可能となっている。なお、図１中、太実線は電力線を、破線は通信線を示している。
第１蓄電池１ａは、たとえば、リチウムイオン二次電池であり、第１蓄電池１ａには、第１蓄電池１ａの温度Ｔａを検出するための第１温度センサ２ａ、第１蓄電池１ａの電圧Ｖａを検出するための第１電圧センサ３ａ、および、第１蓄電池１ａに入出力される電流Ｉａを検出するための第１電流センサ４ａが設けられている。そして、これら第１温度センサ２ａ、第１電圧センサ３ａ、および第１電流センサ４ａにより検出された第１蓄電池１ａの温度Ｔａ、電圧Ｖａおよび電流Ｉａは、コントローラ４０に、所定の間隔で送信される。また、第１蓄電池１ａは、第１電力開閉装置５ａを備えており、第１電力開閉装置５ａをオン／オフ制御することにより、電力線との接続／切断が切り替えられるようになっている。
同様に、第２蓄電池１ｂは、たとえば、リチウムイオン二次電池であり、第２蓄電池１ｂも、第２蓄電池１ｂの温度Ｔｂを検出するための第２温度センサ２ｂ、第２蓄電池１ｂの電圧Ｖｂを検出するための第２電圧センサ３ｂ、および、第２蓄電池１ｂに入出力される電流Ｉｂを検出するための第２電流センサ４ｂを備えており、これら第２温度センサ２ｂ、第２電圧センサ３ｂ、および第２電流センサ４ｂにより検出された第２蓄電池１ｂの温度Ｔｂ、電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂは、コントローラ４０に、所定の間隔で送信される。また、第２蓄電池１ｂも、第２電力開閉装置５ｂを備えており、第２電力開閉装置５ｂをオン／オフ制御することにより、電力線との接続／切断が切り替えられるようになっている。
コンバータ１０は、直流電力と交流電力との変換を行なうための変換機である。コンバータ１０は、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂからの直流電力を交流電力に変換し、交流負荷３０に供給するとともに、交流電源２０からの交流電力を直流電力に変換し、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂに供給する。また、コンバータ１０は、交流電源２０からの充電電力、および交流負荷３０の負荷電力を検出し、これらをコントローラ４０に送信する。
コントローラ４０は、第１温度センサ２ａ、第１電圧センサ３ａ、および第１電流センサ４ａから、第１蓄電池１ａの温度Ｔａ、電圧Ｖａおよび電流Ｉａを、第２温度センサ２ｂ、第２電圧センサ３ｂ、および第２電流センサ４ｂから、第２蓄電池１ｂの温度Ｔｂ、電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂを、コンバータ１０から、交流電源２０からの充電電力、および交流負荷３０の負荷電力を、それぞれ取得し、これらの情報に基づき、蓄電池システムを制御する。
図２に、コントローラ４０の機能ブロック図を示す。図２に示すように、コントローラ４０は、第１エネルギー量演算部４１ａ、第２エネルギー量演算部４１ｂ、第１劣化速度演算部４２ａ、第２劣化速度演算部４２ｂ、劣化速度比較部４３、入出力電力検出部４４、および電力開閉条件設定部４５を備える。
第１エネルギー量演算部４１ａは第１電圧センサ３ａ、および第１電流センサ４ａにより検出された第１蓄電池１ａの電圧Ｖａおよび電流Ｉａを取得し、これら電圧Ｖａおよび電流Ｉａに基づいて、第１蓄電池１ａのエネルギー量（充電容量）Ｓａを算出する。第１蓄電池１ａのエネルギー量Ｓａは、たとえば、電圧Ｖａとエネルギー量Ｓａとの関係を示すテーブルを用いる方法や、電流Ｉａを積算する方法、さらにはこれらの方法を組み合わせた方法により、算出することができる。算出された第１蓄電池１ａのエネルギー量Ｓａは、第１劣化速度演算部４２ａに送出される。
第２エネルギー量演算部４１ｂは第２電圧センサ３ｂ、および第２電流センサ４ｂにより検出された第２蓄電池１ｂの電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂを取得し、これら電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂに基づいて、第２蓄電池１ｂのエネルギー量（充電容量）Ｓｂを算出する。なお、第２蓄電池１ｂのエネルギー量Ｓｂは、上述の第１蓄電池１ａのエネルギー量Ｓａと同様の方法により、算出することができる。算出された第２蓄電池１ｂのエネルギー量Ｓｂは、第２劣化速度演算部４２ｂに送出される。
第１劣化速度演算部４２ａは、第１温度センサ２ａにより検出された第１蓄電池１ａの温度Ｔａ、および第１エネルギー量演算部４１ａにより算出された第１蓄電池１ａのエネルギー量Ｓａに基づいて、第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａを算出する。具体的には、第１劣化速度演算部４２ａは、まず、第１蓄電池１ａの温度Ｔａに基づいて、予め記憶している温度と劣化速度との関係を示す温度−劣化速度テーブルを用いて、第１蓄電池１ａの温度に基づく劣化速度ＤＴａを求める。次いで、第１劣化速度演算部４２ａは、第１蓄電池１ａのエネルギー量Ｓａに基づいて、予め記憶しているエネルギー量と劣化速度との関係を示すエネルギー量−劣化速度テーブルを用いて、第１蓄電池１ａのエネルギー量に基づく劣化速度ＤＳａを求める。そして、第１劣化速度演算部４２ａは、これら温度に基づく劣化速度ＤＴａと、エネルギー量に基づく劣化速度ＤＳａに基づいて、第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａを算出する。本実施形態においては、第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａは、たとえば、温度に基づく劣化速度ＤＴａと、エネルギー量に基づく劣化速度ＤＳａとを乗じることにより、すなわち、Ｄａ＝ＤＴａ×ＤＳａとして求めることができる。そして、第１劣化速度演算部４２ａは、算出した第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａを、温度に基づく劣化速度ＤＴａ、およびエネルギー量に基づく劣化速度ＤＳａとともに、劣化速度比較部４３に送出する。
また、第２劣化速度演算部４２ｂは、第２温度センサ２ｂにより検出された第２蓄電池１ｂの温度Ｔｂ、および第２エネルギー量演算部４１ｂにより算出された第２蓄電池１ｂのエネルギー量Ｓｂに基づいて、第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂを算出する。なお、第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂは、上述の第１劣化速度演算部４２ａと同様にして、第２蓄電池１ｂの温度に基づく劣化速度ＤＴｂ、および第２蓄電池１ｂのエネルギー量に基づく劣化速度ＤＳｂを求め、これらＤＴｂ、ＤＳｂに基づいて、Ｄｂ＝ＤＴｂ×ＤＳｂとして求めることができる。そして、第２劣化速度演算部４２ｂは、算出した第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂを、温度に基づく劣化速度ＤＴｂ、およびエネルギー量に基づく劣化速度ＤＳｂとともに、劣化速度比較部４３に送出する。
ここで、図３（Ａ）に各蓄電池１ａ、１ｂの温度と劣化速度との関係を示すグラフ、図３（Ｂ）に各蓄電池１ａ、１ｂのエネルギー量と劣化速度との関係を示すグラフを、それぞれ示す。本実施形態においては、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電１ｂの劣化は、主として、その温度およびエネルギー量の影響により引き起こされるという特性を有する。すなわち、図３（Ａ）に示すように、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電１ｂは、その温度が高いほど、劣化速度が高くなるという特性を有する。一方、図３（Ｂ）に示すように、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電１ｂは、エネルギー量に応じて劣化速度が変化する特性を有する。
そのため、本実施形態においては、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すような、温度と劣化速度との関係を示す温度−劣化速度テーブル、およびエネルギー量と劣化速度との関係を示すエネルギー量−劣化速度テーブルを予め記憶しておき、これらに基づいて、各蓄電池１ａ、１ｂの温度に基づく劣化速度ＤＴａ、ＤＴｂ、エネルギー量に基づく劣化速度ＤＳａ、ＴＳｂを求め、これらに基づき、各蓄電池１ａ、１ｂの劣化速度Ｄａ、Ｄｂを算出する。
劣化速度比較部４３は、第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａと、第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂとを比較し、これらの差（｜Ｄａ−Ｄｂ｜）が所定値α以上であるか否かの判断を行なう。そして、劣化速度比較部４３は、第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａと、第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂとの差が所定値α以上である場合には、第１蓄電池１ａまたは第２蓄電池１ｂのエネルギー量を変化させ、これにより、第１蓄電池１ａと第２蓄電池１ｂとの劣化速度を互いに近づけて、略等しくするために必要となる目標エネルギー量を算出する。なお、劣化速度比較部４３による目標エネルギー量の具体的な算出方法については、後述する。
入出力電力検出部４４は、交流電源２０からの充電電力、および交流負荷３０の負荷電力の検出を行い、検出結果を劣化速度比較部４３および電力開閉条件設定部４５に送出する。
電力開閉条件設定部４５は、劣化速度比較部４３により算出された目標エネルギー量、および入出力電力検出部４４により検出された交流電源２０からの充電電力、および交流負荷３０の負荷電力の情報に基づき、第１蓄電池１ａに備えられた第１電力開閉装置５ａ、および第２蓄電池１ｂに備えられた第２電力開閉装置５ｂを遮断／接続するための電力開閉条件を設定し、これに基づき、電力開閉指令を送出する。なお、電力開閉条件設定部４５による、電力開閉条件の具体的な設定方法については、後述する。
次いで、本実施形態に係る劣化速度調整処理について説明する。図４は、本実施形態に係る劣化速度調整処理を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１では、コントローラ４０の第１エネルギー量演算部４１ａおよび第１劣化速度演算部４２ａにより、第１蓄電池１ａの温度Ｔａ、電圧Ｖａおよび電流Ｉａの取得が行なわれる。また、同様に、コントローラ４０の第２エネルギー量演算部４１ｂおよび第２劣化速度演算部４２ｂにより、第２蓄電池１ｂの温度Ｔｂ、電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂの取得が行なわれる。
ステップＳ２では、コントローラ４０の第１エネルギー量演算部４１ａにより、ステップＳ１で取得した第１蓄電池１ａの電圧Ｖａおよび電流Ｉａに基づいて、第１蓄電池１ａのエネルギー量Ｓａの算出が行なわれ、算出されたエネルギー量Ｓａは、第１劣化速度演算部４２ａに送出される。また、同様に、コントローラ４０の第２エネルギー量演算部４１ｂにより、ステップＳ１で取得した第２蓄電池１ｂの電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂに基づいて、第２蓄電池１ｂのエネルギー量Ｓｂの算出が行なわれ、算出されたエネルギー量Ｓｂは、第２劣化速度演算部４２ｂに送出される。
ステップＳ３では、コントローラ４０の第１劣化速度演算部４２ａにより、ステップＳ１で取得した第１蓄電池１ａの温度Ｔａ、およびステップＳ２で算出された第１蓄電池１ａのエネルギー量Ｓａに基づいて、図３（Ａ）に示す温度と劣化速度との関係を示す温度−劣化速度テーブル、および図３（Ｂ）に示すエネルギー量と劣化速度との関係を示すエネルギー量−劣化速度テーブルを用いて、温度に基づく劣化速度ＤＴａ、およびエネルギー量に基づく劣化速度ＤＳａの算出が行なわれ、これらに基づき、第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａが算出される。そして、第１劣化速度演算部４２ａは、算出した第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａを、温度に基づく劣化速度ＤＴａ、およびエネルギー量に基づく劣化速度ＤＳａとともに、劣化速度比較部４３に送出する。
また、同様に、コントローラ４０の第２劣化速度演算部４２ｂにより、ステップＳ１で取得した第２蓄電池１ｂの温度Ｔｂ、およびステップＳ２で算出された第２蓄電池１ｂのエネルギー量Ｓｂに基づいて、図３（Ａ）に示す温度と劣化速度との関係を示す温度−劣化速度テーブル、および図３（Ｂ）に示すエネルギー量と劣化速度との関係を示すエネルギー量−劣化速度テーブルを用いて、温度に基づく劣化速度ＤＴｂ、およびエネルギー量に基づく劣化速度ＤＳｂの算出が行なわれ、これらに基づき、第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂが算出される。そして、第２劣化速度演算部４２ｂは、算出した第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂを、温度に基づく劣化速度ＤＴｂ、およびエネルギー量に基づく劣化速度ＤＳｂとともに、劣化速度比較部４３に送出する。
ステップＳ４では、コントローラ４０の劣化速度比較部４３により、ステップＳ３で算出された第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａと、第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂとの比較が行なわれ、これらの差が所定値α以上であるか否かの判定が行なわれる。第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａと第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂとの差が所定値α以上である場合には、劣化速度を調整する処理が必要であると判断し、ステップＳ５に進む。一方、第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａと第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂとの差が所定値α未満である場合には、劣化速度を調整する処理が不要であると判断し、本処理を終了する。
ステップＳ５では、入出力電力検出部４４により、交流電源２０からの充電電力および交流負荷３０の負荷電力の検出が行われ、入出力電力検出部４４は、充電電力が検出された場合には充電電力を、負荷電力が検出された場合には負荷電力を、劣化速度比較部４３および電力開閉条件設定部４５に送出する。そして、劣化速度比較部４３は、検出された充電電力、または負荷電力に基づいて、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂのいずれか一方を、電力線から遮断することが可能か否かの判断が行う。そして、その結果、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂのいずれか一方を、電力線から遮断することが可能である場合には、劣化速度を調整する処理を実行するために、ステップＳ６に進む。一方、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂのいずれか一方を、電力線から遮断することができない場合には、本処理を終了する。
なお、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂのいずれか一方を、電力線から遮断することが可能か否かの判断は、負荷電力が検出された場合、すなわち、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂが放電状態（出力状態）である場合には、検出された負荷電力を、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂのうち、いずれか一方のみで供給することができるか否かに基づいて行なわれる。また、充電電力が検出された場合、すなわち、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂが充電状態（入力状態）である場合には、検出された充電電力を、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂのうち、いずれか一方のみに入力可能か否かに基づいて行なわれる。
ステップＳ６では、劣化速度比較部４３により、目標エネルギー量の算出が行なわれる。具体的には、劣化速度比較部４３は、第１蓄電池１ａの温度に基づく劣化速度ＤＴａ、およびエネルギー量に基づく劣化速度ＤＳａ、ならびに、第２蓄電池１ｂの温度に基づく劣化速度ＤＴｂおよびエネルギー量に基づく劣化速度ＤＳｂから、下記式（１）または下記式（２）を満足するような劣化速度ＤＳａ’またはＤＳｂ’を算出し、劣化速度がＤＳａ’またはＤＳｂ’となるような目標エネルギー量Ｓａ’またはＳｂ’を算出する。
（ＤＴａ×ＤＳａ）＝（ＤＴｂ×ＤＳｂ’） …（１）
（ＤＴａ×ＤＳａ’）＝（ＤＴｂ×ＤＳｂ） …（２）
以下、目標エネルギー量Ｓａ’またはＳｂ’の算出方法について、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す場面例を参照して説明する。ここで、図５（Ａ）は、各蓄電池１ａ，１ｂの温度と劣化速度との関係を示す図であり、図５（Ｂ）は、各蓄電池１ａ，１ｂのエネルギー量と劣化速度との関係を示す図である。そして、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、本場面例においては、第１蓄電池１ａの温度に基づく劣化速度ＤＴａが、第２蓄電池１ｂの温度に基づく劣化速度ＤＴｂよりも小さく（ＤＴａ＜ＤＴｂ）、かつ、第１蓄電池１ａのエネルギー量に基づく劣化速度ＤＳａが、第２蓄電池１ｂのエネルギー量に基づく劣化速度ＤＳｂよりも大きく（ＤＳａ＞ＤＳｂ）、さらには、第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａが、第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂよりも小さい、すなわち、下記式（３）を満たすような場面を示している。
（ＤＴａ×ＤＳａ）＜（ＤＴｂ×ＤＳｂ） …（３）
そして、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す場面例において、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂが放電状態（出力状態）である場合（すなわち、ステップＳ５において、負荷電力が検出された場合）には、図５（Ｂ）に示すように、上記式（１）を満たすような劣化速度ＤＳｂ’（ＤＳｂ’＜ＤＳｂ）を求め、これに対応するエネルギー量Ｓｂ’（Ｓｂ’＜Ｓｂ）を、目標エネルギー量に設定する。あるいは、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す場面例において、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂが充電状態（入力状態）である場合（すなわち、ステップＳ５において、充電電力が検出された場合）、図５（Ｂ）に示すように、上記式（２）を満たすような劣化速度ＤＳａ’（ＤＳａ’＞ＤＳａ）を求め、これに対応するエネルギー量Ｓａ’（Ｓａ’＞Ｓａ）を、目標エネルギー量に設定する。
Figure 2012098794
このように、本実施形態においては、表１の（Ａ）に示すように、第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａが、第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂよりも小さい場合、すなわち、（ＤＴａ×ＤＳａ）＜（ＤＴｂ×ＤＳｂ）の関係にある場合において、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂが放電状態のときには、上記式（１）を満たすような劣化速度ＤＳｂ’（ＤＳｂ’＜ＤＳｂ）を求め、これに対応するエネルギー量Ｓｂ’（Ｓｂ’＜Ｓｂ）を、目標エネルギー量に設定する。
また、表１の（Ｂ）に示すように、第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａが、第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂよりも小さい場合、すなわち、（ＤＴａ×ＤＳａ）＜（ＤＴｂ×ＤＳｂ）の関係にある場合において、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂが充電状態のときには、上記式（２）を満たすような劣化速度ＤＳａ’（ＤＳａ’＞ＤＳａ）を求め、これに対応するエネルギー量Ｓａ’（Ｓａ’＞Ｓａ）を、目標エネルギー量に設定する。
さらに、表１の（Ｃ）に示すように、第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａが、第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂよりも大きい場合、すなわち、（ＤＴａ×ＤＳａ）＞（ＤＴｂ×ＤＳｂ）の関係にある場合において、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂが放電状態のときには、上記式（２）を満たすような劣化速度ＤＳａ’（ＤＳａ’＜ＤＳａ）を求め、これに対応するエネルギー量Ｓａ’（Ｓａ’＜Ｓａ）を、目標エネルギー量に設定する。
また、表１の（Ｄ）に示すように、第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａが、第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂよりも大きい場合、すなわち、（ＤＴａ×ＤＳａ）＞（ＤＴｂ×ＤＳｂ）の関係にある場合において、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂが充電状態のときには、上記式（１）を満たすような劣化速度ＤＳｂ’（ＤＳｂ’＞ＤＳｂ）を求め、これに対応するエネルギー量Ｓｂ’（Ｓｂ’＞Ｓｂ）を、目標エネルギー量に設定する。
そして、劣化速度比較部４３は、上記方法にしたがって算出した目標エネルギー量Ｓａ’またはＳｂ’を、電力開閉条件設定部４５に送出する。
ステップＳ７では、電力開閉条件設定部４５により、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂの劣化速度を調整するために、第１電力開閉装置５ａおよび第２電力開閉装置５ｂのうち、電力線から遮断する電力開閉装置を設定する処理が行なわれる。
すなわち、表１の（Ａ）に示すように、（ＤＴａ×ＤＳａ）＜（ＤＴｂ×ＤＳｂ）の関係にあり、かつ、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂが放電状態（出力状態）にあり、そのため、目標エネルギー量として、Ｓｂ’（Ｓｂ’＜Ｓｂ）が算出されている場合には、第２蓄電池１ｂのみについて放電（出力）を行い、第２蓄電池１ｂのエネルギー量を、目標エネルギー量Ｓｂ’とするために、遮断する電力開閉装置として、第１電力開閉装置５ａを設定する。
また、表１の（Ｂ）に示すように、（ＤＴａ×ＤＳａ）＜（ＤＴｂ×ＤＳｂ）の関係にあり、かつ、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂが充電状態（入力状態）にあり、そのため、目標エネルギー量として、Ｓａ’（Ｓａ’＞Ｓａ）が算出されている場合には、第１蓄電池１ａのみについて充電（入力）を行い、第１蓄電池１ａのエネルギー量を、目標エネルギー量Ｓａ’とするために、遮断する電力開閉装置として、第２電力開閉装置５ｂを設定する。
さらに、表１の（Ｃ）に示すように、（ＤＴａ×ＤＳａ）＞（ＤＴｂ×ＤＳｂ）の関係にあり、かつ、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂが放電状態（出力状態）にあり、そのため、目標エネルギー量として、Ｓａ’（Ｓａ’＜Ｓａ）が算出されている場合には、第１蓄電池１ａのみについて放電（出力）を行い、第１蓄電池１ａのエネルギー量を、目標エネルギー量Ｓａ’とするために、遮断する電力開閉装置として、第２電力開閉装置５ｂを設定する。
また、表１の（Ｄ）に示すように、（ＤＴａ×ＤＳａ）＞（ＤＴｂ×ＤＳｂ）の関係にあり、かつ、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂが充電状態（入力状態）にあり、そのため、目標エネルギー量として、Ｓｂ’（Ｓｂ’＞Ｓｂ）が算出されている場合には、第２蓄電池１ｂのみについて放電（入力）を行い、第２蓄電池１ｂのエネルギー量を、目標エネルギー量Ｓｂ’とするために、遮断する電力開閉装置として、第１電力開閉装置５ａを設定する。
ステップＳ８では、電力開閉条件設定部４５により、ステップＳ５で検出された負荷電力または充電電力、およびステップＳ６において算出された目標エネルギー量Ｓａ’またはＳｂ’に基づいて、第１電力開閉装置５ａまたは第２電力開閉装置５ｂを遮断するための遮断時間ｔｓの設定が行なわれる。
たとえば、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す場面例において、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂが放電状態であり（すなわち、ステップＳ５において、負荷電力が検出された場合）、ステップＳ６において、目標エネルギー量としてＳｂ’（Ｓｂ’＜Ｓｂ）が算出されている場合には、該負荷電力で放電した場合に、第２蓄電池１ｂのエネルギー量がＳｂからＳｂ’となるまでに要する時間が、第１電力開閉装置５ａを遮断するための遮断時間ｔｓとして設定される。
あるいは、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す場面例において、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂが充電状態であり（すなわち、ステップＳ５において、充電電力が検出された場合）、ステップＳ６において、目標エネルギー量としてＳａ’（Ｓａ’＞Ｓａ）が算出されている場合には、該充電電力で充電した場合に、第１蓄電池１ａのエネルギー量がＳａからＳａ’となるまでに要する時間が、第２電力開閉装置５ｂを遮断するための遮断時間ｔｓとして設定される。
ステップＳ９では、電力開閉条件設定部４５により、ステップＳ７において、第１電力開閉装置５ａおよび第２電力開閉装置５ｂのうち、遮断する電力開閉装置として設定された電力開閉装置に対して、電力線から遮断するための電力開閉指令が送出される。たとえば、ステップＳ７において、遮断する電力開閉装置として、第１電力開閉装置５ａが設定されている場合には、第１電力開閉装置５ａに対して、電力線から遮断するための電力開閉指令が送出され、これに基づき、第１電力開閉装置５ａが第１蓄電池１ａを電力線から遮断し、第２蓄電池１ｂのみについて充電（入力）または放電（出力）が行なわれることとなる。あるいは、ステップＳ７において、遮断する電力開閉装置として、第２電力開閉装置５ｂが設定されている場合には、第２電力開閉装置５ｂに対して、電力線から遮断するための電力開閉指令が送出され、これに基づき、第２電力開閉装置５ｂが第２蓄電池１ｂを電力線から遮断し、第１蓄電池１ａのみについて充電（入力）または放電（出力）が行なわれることとなる。
ステップＳ１０では、電力開閉条件設定部４５により、電力線から遮断するための電力開閉指令を送出してから、ステップＳ８で設定した遮断時間ｔｓが経過したか否かの判断が行なわれる。遮断時間ｔｓが経過していない場合には、遮断時間ｔｓが経過するまで、ステップＳ１０を繰り返す。一方、遮断時間ｔｓが経過した場合には、ステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１では、遮断時間ｔｓが経過したため、第１蓄電池１ａまたは第２蓄電池１ｂが、ステップＳ６で算出された目標エネルギー量Ｓａ’またはＳｂ’となり、第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａ（Ｄａ＝ＤＴａ×ＤＳａ）と、第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂ（Ｄｂ＝ＤＴｂ×ＤＳｂ）とが略等しくなったと判断し、劣化速度調整処理を終了するための処理が行なわれる。具体的には、電力開閉条件設定部４５により、第１電力開閉装置５ａおよび第２電力開閉装置５ｂのうち、ステップＳ９において、電力線から遮断するための電力開閉指令を送出した電力開閉装置に対して、電力線に接続するための電力開閉指令が送出され、これにより、遮断していた第１蓄電池１ａまたは第２蓄電池１ｂを、電力線に接続させる。
以上のようにして、本実施形態に係る劣化速度調整処理は行なわれる。
本実施形態においては、第１蓄電池１ａの温度に基づく劣化速度ＤＴａ、およびエネルギー量に基づく劣化速度ＤＳａ、ならびに、第２蓄電池１ｂの温度に基づく劣化速度ＤＴｂ、およびエネルギー量に基づく劣化速度ＤＳｂを算出し、これらに基づいて、第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａ（Ｄａ＝ＤＴａ×ＤＳａ）、および第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂ（Ｄｂ＝ＤＴｂ×ＤＳｂ）を求め、これらが略等しくなるような（すなわち、ＤＴａ×ＤＳａ＝ＤＴｂ×ＤＳｂ）、目標エネルギー量を求め、これに基づき、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂに入出力される電力量を制御する。そのため、本実施形態によれば、第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａと、第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂとを略等しくすることができ、これにより、劣化バラツキを解消することができ、結果として、蓄電池システムの寿命を向上させることができる。特に、本実施形態によれば、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂに、個別の温調システムを設けることなく、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂの劣化バラツキを解消することができるため、蓄電池システムの小型化や軽量化、さらには低コスト化が可能となる。
また、本実施形態の蓄電池システムを、たとえば、定置型の蓄電池システムとした場合においては、一般的に、定置型の蓄電池システムにおいては、交流負荷を駆動するために必要となる負荷電力よりも、蓄電池システムを構成する各蓄電池の容量の方がはるかに大きくなるような構成とされる。そのため、本実施形態によれば、劣化速度調整処理を行なうために、蓄電池システムを構成する蓄電池を電力線から遮断しても、交流負荷への電力供給に問題を生じさせることなく（電力供給不足となることなく）、劣化バラツキを解消することができる。
加えて、本実施形態によれば、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂの劣化速度バラツキを解消する際に、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂに、それぞれ備えられた第１電力開閉装置５ａおよび第２電力開閉装置５ｂを利用するものであるため、劣化速度バラツキを解消するために新たな装置を導入する必要がなく、そのため、蓄電池システムの小型化や軽量化、さらには低コスト化が可能となる。
なお、上述した実施形態において、温度センサ２ａ，２ｂは本発明の温度検出手段に、コントローラ４０の第１エネルギー量演算部４１ａおよび第２エネルギー量演算部４１ｂは本発明のエネルギー量検出手段、第１劣化速度演算部４２ａは本発明の制御手段および第１算出手段に、第２劣化速度演算部４２ｂは本発明の制御手段および第２算出手段に、劣化速度比較部４３および電力開閉条件設定部４５は本発明の制御手段に、それぞれ相当する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
なお、上述した実施形態において、劣化速度調整処理を行なう際には、第１蓄電池１ａの電圧Ｖａ、および第２蓄電池１ｂの電圧Ｖｂを比較し、これら電圧Ｖａ、Ｖｂの差が、予め定められた所定値以下である場合に、劣化速度調整処理を行なうような構成としてもよい。すなわち、電圧Ｖａ、Ｖｂの差が、所定値を超える場合には、劣化速度調整処理を行なわないような構成としてもよい。電圧Ｖａ、Ｖｂの差が、所定値以下である場合にのみ、上述の劣化速度調整処理を行なう構成とすることにより、たとえば、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂのうち、一方の蓄電池を電力線から遮断し、次いで、劣化速度調整終了後、電力線に接続した際に、電圧の高い蓄電池から、電圧の低い蓄電池に瞬時に大電流が流れてしまうことにより、蓄電池システムが高温状態となり、これにより、蓄電池システムの寿命が短くなってしまうことを有効に防止することができる。
また、上述した実施形態において、劣化速度比較部４３により、目標エネルギー量を算出する際には、目標エネルギー量とするために、第１蓄電池１ａおよび第２蓄電池１ｂに電力を入出力した際における、温度変化を予測し、温度変化の予測結果を考慮して、目標エネルギー量を算出するような構成としてもよい。特に、蓄電池においては、入出力電力に対する温度変化の時定数は、蓄電池の大きさ、すなわち、熱容量によっては比較的大きい場合があり、このような場合において、温度変化の予測結果を考慮することにより、第１蓄電池１ａの劣化速度Ｄａと、第２蓄電池１ｂの劣化速度Ｄｂとを略等しくするために必要となる目標エネルギー量を高精度に算出することが可能となる。
また、上述した実施形態においては、蓄電池が２個並列に接続されてなる蓄電池システムに、本発明を適用した例を示したが、蓄電池が３個以上並列に接続されてなる蓄電池システムに、本発明を適用することももちろん可能である。
１ａ…第１蓄電池
１ｂ…第２蓄電池
５ａ…第１電力開閉装置
５ｂ…第２電力開閉装置
１０…コンバータ
２０…交流電源
３０…交流負荷
４０…コントローラ
４１ａ…第１エネルギー量演算部
４１ｂ…第２エネルギー量演算部
４２ａ…第１劣化速度演算部
４２ｂ…第２劣化速度演算部
４３…劣化速度比較部
４４…入出力電力検出部
４５…電力開閉条件設定部

Claims (6)

  1. 蓄電池を複数並列接続してなる蓄電池システムを制御する電池制御装置であって、
    前記並列接続された各蓄電池の温度を検出する温度検出手段と、
    前記並列接続された各蓄電池のエネルギー量を検出するエネルギー量検出手段と、
    前記温度検出手段により検出された温度と、前記エネルギー量検出手段により検出されたエネルギー量とから、前記並列接続された各蓄電池の劣化速度を算出し、前記並列接続された各蓄電池の劣化速度が近づくように、前記並列接続された各蓄電池に入出力する電力量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする電池制御装置。
  2. 請求項１に記載の電池制御装置において、
    前記制御手段は、前記並列接続された各蓄電池に備えられた電力開閉装置を制御することで、前記並列接続された各蓄電池に入出力する電力量を制御することを特徴とする電池制御装置。
  3. 請求項１または２に記載の電池制御装置において、
    前記制御手段は、
    蓄電池システムに入出力される電力が入力状態であるか、出力状態であるかを判断し、
    蓄電池システムに入出力される電力が入力状態である場合には、前記並列接続された各蓄電池のうち、前記劣化速度の速い蓄電池への入力を遮断して、前記劣化速度の遅い蓄電池のみへ入力するように前記電力開閉装置を制御し、
    蓄電池システムに入出力される電力が出力状態である場合には、前記並列接続された各蓄電池のうち、前記劣化速度の遅い蓄電池からの出力を遮断して、前記劣化速度の速い蓄電池のみから出力するように前記電力開閉装置を制御することを特徴とする電池制御装置。
  4. 請求項１〜３のいずれかに記載の電池制御装置において、
    前記制御手段は、前記並列接続された各蓄電池の電圧が、所定値以下である場合に、前記並列接続された各蓄電池に入出力する電力量を制御する処理を実行することを特徴とする電池制御装置。
  5. 請求項１〜４のいずれかに記載の電池制御装置において、
    前記制御手段は、前記並列接続された各蓄電池に電力を入出力した場合における、前記蓄電池の温度変化を予測し、該予測結果に基づいて、前記並列接続された各蓄電池に入出力する電力量を制御することを特徴とする電池制御装置。
  6. 請求項１〜５のいずれかに記載の電池制御装置において、
    前記並列接続された各蓄電池のうち、第１蓄電池について、温度に基づく劣化速度ＤＴａ、およびエネルギー量に基づく劣化速度ＤＳａを算出する第１算出手段と、
    前記第１蓄電池とは別の第２蓄電池について、温度に基づく劣化速度ＤＴｂ、およびエネルギー量に基づく劣化速度ＤＳｂを算出する第２算出手段と、をさらに備え、
    前記制御手段は、前記第１蓄電池および／または前記第２蓄電池について、下記式（Ｉ）の関係を満足するようなエネルギー量を、目標エネルギー量として算出し、前記第１蓄電池および／または前記第２蓄電池が、前記目標エネルギー量となるように、前記第１蓄電池および／または前記第２蓄電池に入出力する電力量を制御することを特徴とする電池制御装置。
    （ＤＴａ×ＤＳａ）＝（ＤＴｂ×ＤＳｂ） …（Ｉ）
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