WO2016063354A1

WO2016063354A1 - 蓄電池容量測定装置

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Publication number: WO2016063354A1
Application number: PCT/JP2014/077976
Authority: WO
Inventors: 雅人花田; 大介鶴丸
Original assignee: 東芝三菱電機産業システム株式会社
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2016-04-28
Also published as: JP6481694B2; CN107078361B; JPWO2016063354A1; US20170315182A1; CN107078361A; US10145902B2

Abstract

　本発明に係る蓄電池容量測定装置は、設備内電線に接続された蓄電池システムを有する構内設備に設けられる。設備内電線は、蓄電池システムは、設備内電線に並列に接続された複数の蓄電池を備える。蓄電池容量測定装置は、複数の蓄電池のうち、１つの蓄電池を測定対象蓄電池に、測定対象蓄電池以外の少なくとも１つの蓄電池を測定支援蓄電池に決定するステップと、測定対象蓄電池の電気量を上限から下限まで放電させると共に、放電された電気量を測定支援蓄電池に充電させるステップと、放電中に測定対象蓄電池を流れる電流の積算値に基づいて、測定対象蓄電池の放電容量を算出するステップと、を実行するように構成されている。

Description

蓄電池容量測定装置

　この発明は、蓄電池システムを有する設備に設けられた蓄電池容量測定装置に関する。

　電力系統は、発電設備と負荷設備とを送配電設備によって接続することで構築されている。電力系統には、複数の大規模発電所と多数の工場や商業施設及び家庭とを接続する大規模なシステムから、特定の施設内で構築される小規模なシステムまで様々な規模のものが存在する。

　発電所や工場などのプラントに設けられる構内設備は、例えば、負荷システム、発電システム、蓄電池システムなどを備える。構内設備は電力系統に接続される。電力系統又は構内設備には、少なくとも構内の電力需給を管理するエネルギーマネジメントシステム（ＥＭＳ）が備えられ、エネルギーマネジメントシステムによって各システムおよび電力系統の電力需給をバランスさせることが行われている。

　発電システムの１つとして、太陽光や風力等の自然ネルギーを利用するものがある。自然エネルギーを利用した発電システムは、昨今のエネルギー問題或いは環境問題に対する意識の高まりをうけて広く導入されつつある。しかし、自然エネルギーを利用した発電システムには、季節や天候等の自然的要因によって発電電力が左右されやすいために安定した電力供給を行えないという短所がある。この短所を補うために、発電システムと蓄電池システムとを組み合わせた設備が考えられている。

　蓄電池システムは、発電システムおよび電力系統が負荷システムに供給する電力、または、発電システムが電力系統および負荷システムに供給する電力を安定させるための１つの手段として用いられる。かつては、大量の電力の貯蔵は困難であるとされていたが、リチウムイオン電池やナトリウム硫黄電池のような大容量の蓄電池が実用化されたことによって、大量の電力の貯蔵が可能になった。このような蓄電池を備えた蓄電池システムを発電システムに接続することにより、電力の需要に対して供給が過剰なときには、過剰な電力を蓄電池に充電し、電力の需要に対して供給が不足するときには、蓄電池からの放電により電力の不足を補填する運用が可能である。自然エネルギーを利用した発電システムに蓄電池システムを組み合わせることで、季節や天候等によって変動する発電電力を蓄電池の充放電により平準化させて、電力系統に安定した電力供給を行うことが可能になる。

　なお、出願人は、本発明に関連するものとして、以下に記載する文献を認識している。日本特開２０１４－１１７００３号公報には、太陽光発電システムと蓄電池システムとが接続され、太陽光発電の発電電力の変動を蓄電池の充放電制御で抑制する構成が開示されている。日本特開２０１４－１２４０６３号公報には、電力系統に接続された複数の交直変換装置（ＰＣＳ：Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）を備える蓄電池システムの一例が描かれている。日本特開２０１２－４３６２３号公報には、蓄電池に流れる電流の積算値から蓄電池の充電率を算出する構成が開示されている。

日本特開２０１４－１１７００３号公報日本特開２０１４－１２４０６３号公報日本特開２０１２－４３６２３号公報

　上述したような発電システムと蓄電池システムとを組み合わせた発電設備においては、電力系統に安定した電力供給を行う制御のため、蓄電池の状態（放電容量、充電率等）を精度高く計測する必要がある。ところで、蓄電池の放電容量は、充放電を繰り返すに従って低下する。そのため、定期的に最新の放電容量を計測する必要がある。なお、放電容量は、満充電状態から放電終止電圧まで放電させた場合における蓄電池が放電した電気量である。加えて、電力系統と発電設備との間に、潮流、逆潮流、電力等に関する制約がある場合（例えば、電力系統に供給する電力の制限、電力系統からの買電を禁止する制限等）においても、電力系統に影響を与えること無く、定期的に最新の放電容量を計測できる必要がある。

　本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電力系統に影響を与えること無く、蓄電池の放電容量を計測できる蓄電池容量測定装置を提供することを目的とする。

　上記の目的を達成するため、本発明に係る蓄電池容量測定装置が設けられた構内設備は以下のように構成される。

　本発明に係る蓄電池容量測定装置は、設備内電線に接続された蓄電池システムを有する構内設備に設けられる。構内設備は、例えば、発電所や工場などのプラント内に配置される設備である。構内設備は、設備内電線を介して蓄電池システムに接続された発電システムや負荷システムを備えてもよい。設備内電線は電力系統に接続される。

　蓄電池システムは、設備内電線に並列に接続された複数の蓄電池を備える。蓄電池は単一の蓄電池セルで構成されていてもよいし、複数の蓄電池セルの集合体として構成されていてもよい。蓄電池の種類としては、リチウムイオン電池やナトリウム硫黄電池やニッケル水素電池等の大容量の蓄電池が好ましい。

　本発明に係る蓄電池容量測定装置は、決定ステップと、測定対象放電ステップと、放電容量算出ステップとを実行するように構成されている。

　決定ステップにおいて、蓄電池容量測定装置は、複数の蓄電池のうち、１つの蓄電池を測定対象蓄電池に決定する。また、蓄電池容量測定装置は、複数の蓄電池のうち、測定対象蓄電池以外の少なくとも１つの蓄電池を測定支援蓄電池に決定する。ここで、測定支援蓄電池のスペック上の放電容量が、測定対象蓄電池のスペック上の放電容量よりも大きくなるように、測定支援蓄電池と測定対象蓄電池とを決定する。

　測定対象放電ステップは、決定ステップが実行された後に実行される。測定対象放電ステップにおいて、蓄電池容量測定装置は、測定対象蓄電池の電気量を上限から下限まで放電させると共に、放電された電気量を測定支援蓄電池に充電させる。なお、上限の電気量は、充電が完了した状態の電気量であり、いわゆる満充電状態の電気量に相当する。上限に達したか否かは、例えば、充電時間または充電電流の減少状態に基づいて判断できる。また、下限の電気量は、いわゆる空状態の電気量に相当する。下限に達したか否かは、放電終止電圧まで電圧が低下したことを検出することにより判断できる。なお、測定対象蓄電池は、電力系統または発電システムからの受電、または測定支援蓄電池からの受電により上限の電気量まで充電される。

　放電容量算出ステップは、測定対象放電ステップと並行して実行される。放電容量算出ステップにおいて、蓄電池容量測定装置は、測定対象放電ステップにより放電中の測定対象蓄電池を流れる電流の積算値に基づいて、測定対象蓄電池の放電容量（アンペアアワー（Ａｈ））を算出する。

　本発明に係る蓄電池容量測定装置の好ましい形態では、蓄電池容量測定装置は、さらに測定対象充電ステップを実行するように構成されている。測定対象充電ステップは、決定ステップが実行された後であって、測定対象放電ステップが実行される前に実行される。測定対象充電ステップにおいて、蓄電池容量測定装置は、測定支援蓄電池を放電させることにより、測定対象蓄電池の電気量を上限まで充電させる。

　本発明に係る蓄電池容量測定装置によれば、電力系統に影響を与えること無く、蓄電池の放電容量を計測できる。

本発明の実施の形態１に係るシステム構成を説明するための概念構成図である。本発明の実施の形態１に係るシステムのブロック図である。本発明の実施の形態１に係るシステムにおいて、蓄電池容量測定装置７が実行する制御ルーチンのフローチャートである。本発明の実施の形態２に係るシステム構成を説明するための概念構成図である。本発明の実施の形態２に係るシステムのブロック図である。本発明の実施の形態２に係るシステムにおいて、蓄電池容量測定装置７が実行する制御ルーチンのフローチャートである。

　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
　図１は、本発明の実施の形態１に係るシステム構成を説明するための概念構成図である。図１に示す構内設備１は、電力系統の送電設備２０に接続される。電力系統には、送電設備２０の他、送電設備２０に発電設備（図示省略）や負荷設備（図示省略）が接続されてもよい。

　図１に示す構内設備１は、発電システム３と蓄電池システム４とを備える。発電システム３と蓄電池システム４と電力系統とは、設備内電線２１で接続される。さらに、構内設備１は、充放電管理装置５とエネルギーマネジメントシステム（以下、ＥＭＳ）６を備える。発電システム３と蓄電池システム４と充放電管理装置５とＥＭＳ６とは、コンピュータネットワーク６１を介して接続される。

（発電システム）
　図１に示す発電システム３は、太陽光発電（ＰＶ）システムである。なお、発電システム３は、風力発電システム、水力発電システム、潮力発電システム、地熱発電システムなどであってもよい。発電システム３は、太陽光発電モジュール３１、太陽光発電用の交直変換装置（以下、ＰＶ－ＰＣＳ）３２を備える。発電システム３では、ＰＶ－ＰＣＳ３２は少なくとも１つの太陽光発電モジュール３１に接続される。ＰＶ－ＰＣＳ３２は電力計３３を介して設備内電線２１に接続される。図１では、電力計３３は発電システム３と設備内電線２１との間に配置されているが、これは単なる一例である。電力計３３は発電システム３に組み込まれてもよい。電力計３３は信号線によりＥＭＳ６に接続される。

　電力計３３は、発電システム３から設備内電線２１に供給される発電電力を常時検出する。ただし、本実施の形態でいう常時検出とは、センサから絶え間のない連続した信号を取り込む動作だけでなく、所定の短い周期でセンサの信号を取り込む動作を含む概念である。電力計３３で検出された発電電力値はＥＭＳ６に入力される。

（蓄電池システム）
　蓄電池システム４は、複数の蓄電池用の交直変換装置（以下、ＰＣＳ）を備える。以下説明容易のため、１つのＰＣＳとそのＰＣＳに接続される蓄電池と蓄電池監視装置（以下、ＢＭＵ：Ｂａｔｔｅｒｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ）とから構成されるグループを「ＰＣＳグループ」と称する。

　第１ＰＣＳグループ４１は、第１ＰＣＳ４１１、第１蓄電池４１２、および第１ＢＭＵ４１３を備える。第２ＰＣＳグループ４２は、第２ＰＣＳ４２１、第２蓄電池４２２、および第２ＢＭＵ４２３を備える。第３ＰＣＳグループ４３は、第３ＰＣＳ４３１、第３蓄電池４３２、および第３ＢＭＵ４３３を備える。各ＰＣＳグループの基本構成は同様であるため、ここでは、第１ＰＣＳグループ４１を例示して説明する。なお、図１では、３つのＰＣＳグループが描画されているが、ＰＣＳグループは複数であればよい。

　第１ＰＣＳグループ４１に関して、第１ＰＣＳ４１１は第１蓄電池４１２に接続される。第１蓄電池４１２は第１ＢＭＵ４１３に接続される。第１ＢＭＵ４１３は、コンピュータネットワーク６３により充放電管理装置５に接続される。

　第１ＰＣＳ４１１は、変圧器を介して送電線により設備内電線２１に接続される。第１ＰＣＳ４１１は、発電システム３、第２ＰＣＳグループ４２、および第３ＰＣＳグループ４３が設備内電線２１に出力した交流電力を直流電力に変換して第１蓄電池４１２に充電する充電機能を備える。加えて、第１ＰＣＳ４１１は、第１蓄電池４１２の直流電力を交流電力に変換して設備内電線２１に放電する放電機能とを備える。第１蓄電池４１２への充電量、および、第１蓄電池４１２からの放電量は、第１ＰＣＳ４１１によって調整される。第１ＰＣＳ４１１による第１蓄電池４１２の充放電は、充放電管理装置５から供給される充放電指令に従って行われる。

　第１蓄電池４１２は、複数のセルが直列に接続されたモジュールを備える。モジュールは並列に複数接続されてもよい。各セルはリチウムイオン電池（ＬｉＢ）である。

　第１ＢＭＵ４１３は、第１蓄電池４１２の状態を監視する。具体的には、ＢＭＵ４１３は、第１蓄電池４１２の状態量を計測する手段として電流センサ、電圧センサ、及び温度センサを備える。電流センサによって第１蓄電池４１２に流れる電流が計測される。電圧センサによって各セルの電圧が計測される。そして、温度センサによって第１蓄電池４１２の温度が計測される。第１ＢＭＵ４１３による第１蓄電池４１２の監視は常時行われる。ただし、本実施の形態でいう常時監視とは、センサから絶え間のない連続した信号を取り込む動作だけでなく、所定の短い周期でセンサの信号を取り込む動作を含む概念である。第１ＢＭＵ４１３は、各センサによる計測で得られた情報を含む蓄電池情報を充放電管理装置５に送信する。

　以上、第１ＰＣＳグループ４１の第１ＰＣＳ４１１、第１蓄電池４１２、第１ＢＭＵ４１３について説明したが、上述した基本構成は、第２ＰＣＳグループ４２、第３ＰＣＳグループ４３に関しても同様である。

（エネルギーマネジメントシステム（ＥＭＳ））
　ＥＭＳ６は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むメモリ、各種情報を入出力する入出力インタフェース、各種情報に基づいて各種演算処理を実行可能なプロセッサを備える。ＥＭＳ６は、コンピュータネットワーク６１により充放電管理装置５に接続される。ＥＭＳ６は、少なくとも構内の電力需給を管理する。例えば、ＥＭＳ６は、電力系統と発電システム３と蓄電池システム４との電力需給をバランスさせるように蓄電池システム４に対する充放電要求を決定する。充放電要求は、充放電管理装置５に送信される。ところで、図１に示すシステム構成では、構内設備１は発電システム３を備えているが、構内設備１の構成はこれに限定されるものではない。発電システム３に替えて負荷システムを備えてもよいし、発電システム３と共に設備内電線２１に接続する負荷システムを備えてもよい。このような構成においては、ＥＭＳ６は、電力系統と発電システム３と蓄電池システム４と負荷システムとの電力需給をバランスさせるように蓄電池システム４に対する充放電要求を決定する。

（充放電管理装置）
　充放電管理装置５は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むメモリ、各種情報を入出力する入出力インタフェース、各種情報に基づいて各種演算処理を実行可能なプロセッサを備える。充放電管理装置５は、コンピュータネットワーク６１によりＥＭＳ６、ＰＶ－ＰＣＳ３２に接続される。充放電管理装置５は、コンピュータネットワーク６２により第１ＰＣＳ４１１、第２ＰＣＳ４２１、および第３ＰＣＳ４３１に接続される。充放電管理装置５は、コンピュータネットワーク６３により第１ＢＭＵ４１３、第２ＢＭＵ４２３、および第３ＢＭＵ４３３に接続される。なお、図１では、充放電管理装置５は蓄電池システム４の外部に配置されているが、蓄電池システム４やＥＭＳ６の内部に配置されてもよい。

　充放電管理装置５は、後述する各ステップを実行可能に構成され、ＥＭＳ６から受信した充放電要求に基づいて第１ＰＣＳ４１１、第２ＰＣＳ４２１、および第３ＰＣＳ４３１に対して充放電指令を出す司令塔の役割を担う。その他、充放電管理装置５は、上位システムから出力抑制指令を受信した場合や、蓄電池が満充電状態である場合に、発電システム３の出力を抑制するＰＶ－ＰＣＳ出力抑制機能を備える。

［実施の形態１の特徴的構成］
　図２は、本発明の実施の形態１に係るシステムのブロック図である。
　図２に示す、本発明に係る蓄電池容量測定装置７は、充放電管理装置５、第１ＰＣＳ４１１、第２ＰＣＳ４２１、および第３ＰＣＳ４３１を含む。

　充放電管理装置５を示すブロック内には、充放電管理装置５が備える種々の処理のうちの一部がブロックで表されている。これらブロックのそれぞれに演算資源が割り当てられている。充放電管理装置５には各ブロックに対応するプログラムが用意され、それらがプロセッサによって実行されることで各ブロックの処理が充放電管理装置５において実現される。

（決定ステップ）
　充放電管理装置５は、決定ステップ７１の処理を実行するように構成されている。決定ステップにおいて、充放電管理装置５は、複数の蓄電池のうち、１つの蓄電池を測定対象蓄電池に決定する。また、充放電管理装置５は、複数の蓄電池のうち、測定対象蓄電池以外の少なくとも１つの蓄電池を測定支援蓄電池に決定する。ここで、測定支援蓄電池のスペック上の放電容量が、測定対象蓄電池のスペック上の放電容量よりも大きくなるように、測定支援蓄電池と測定対象蓄電池とを決定する。

　例えば、第１蓄電池４１２、第２蓄電池４２２、および第３蓄電池４３２のスペック上の放電容量が同じ場合において、充放電管理装置５は、第１ＰＣＳグループ４１の第１蓄電池４１２を測定対象蓄電池に決定し、第２ＰＣＳグループ４２の第２蓄電池４２２および第３ＰＣＳグループ４３の第３蓄電池４３２を測定支援蓄電池に決定する。以下に述べる例においても同様である。

　なお、充放電管理装置５は、決定ステップ７１の処理が実行される度に、異なる蓄電池を測定対象蓄電池に決定する。

（測定対象充電ステップ）
　充放電管理装置５は、測定対象充電ステップ７２の処理を実行するように構成されている。測定対象充電ステップ７２は、決定ステップ７１が実行された後に実行される。測定対象充電ステップ７２において、充放電管理装置５は、測定支援蓄電池を放電させることにより、測定対象蓄電池の電気量を上限まで充電させる。

　例えば、充放電管理装置５は、第１蓄電池４１２の電気量が上限に達するまで、第２蓄電池４２２および第３蓄電池４３２を放電させるべく第２ＰＣＳ４２１および第３ＰＣＳ４３１に放電指令を送信する。また、充放電管理装置５は、第２蓄電池４２２および第３蓄電池４３２が放電した電気量を第１蓄電池４１２に充電させるべく第１ＰＣＳ４１１に充電指令を送信する。

　ここで、上限の電気量は、充電が完了した状態の電気量であり、いわゆる満充電状態の電気量に相当する。上限に達したか否かは、例えば、充電時間または充電電流の減少状態に基づいて判断できる。なお、第１蓄電池４１２が既に満充電状態である場合は、測定対象充電ステップ７２は実行されなくてもよい。

（測定対象放電ステップ）
　充放電管理装置５は、測定対象放電ステップ７３の処理を実行するように構成されている。測定対象放電ステップ７３は、測定対象充電ステップ７２が実行された後に実行される。ただし、測定対象蓄電池の電気量が既に上限に達している場合には更なる充電は不必要であるため、測定対象放電ステップ７３は、決定ステップ７１が実行された後に実行される。測定対象放電ステップ７３において、充放電管理装置５は、測定対象蓄電池の電気量を上限から下限まで放電させると共に、放電された電気量を測定支援蓄電池に充電させる。

　例えば、充放電管理装置５は、第１蓄電池４１２の電気量が下限に達するまで、第１蓄電池４１２を放電させるべく第１ＰＣＳ４１１に放電指令を送信する。また、充放電管理装置５は、第１蓄電池４１２が放電した電気量を按分して第２蓄電池４２２および第３蓄電池４３２に充電させるべく、第２ＰＣＳ４２１および第３ＰＣＳ４３１に充電指令を送信する。

　ここで、下限の電気量は、いわゆる空状態の電気量に相当する。下限に達したか否かは、放電終止電圧まで電圧が低下したことを検出することにより判断できる。

（放電容量算出ステップ）
　充放電管理装置５は、放電容量算出ステップ７４の処理を実行するように構成されている。放電容量算出ステップ７４は、測定対象放電ステップ７３と並行して実行される。放電容量算出ステップ７４において、充放電管理装置５は、測定対象放電ステップ７３により放電中の測定対象蓄電池を流れる電流の積算値に基づいて、測定対象蓄電池の放電容量を算出する。

（フローチャート）
　図３は、本発明の実施の形態１に係るシステムにおいて、蓄電池容量測定装置７が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このフローチャートに示す充放電管理装置５の処理は、決定ステップ７１、測定対象充電ステップ７２、測定対象放電ステップ７３、および放電容量算出ステップ７４の各処理が実行されることによって実現される。充放電管理装置５のメモリには、図３に示すフローチャートの処理を実行するプログラムが記憶されており、充放電管理装置５のプロセッサがプログラムを読み出して、実行することにより図３に示す処理が実現される。

　まず、充放電管理装置５は、測定対象蓄電池と測定支援蓄電池を決定する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１の処理内容は、決定ステップ７１の説明において述べたとおりである。図３の説明において、充放電管理装置５は、第１ＰＣＳグループ４１の第１蓄電池４１２を測定対象蓄電池に決定し、第２ＰＣＳグループ４２の第２蓄電池４２２および第３ＰＣＳグループ４３の第３蓄電池４３２を測定支援蓄電池に決定する。

　次に、充放電管理装置５は、測定支援蓄電池を放電させることにより、測定対象蓄電池の電気量を上限まで充電させるために充放電指令を送信する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２の処理内容は、測定対象充電ステップ７２の説明において述べたとおりである。図３に示す例では、充放電管理装置５は、第２ＰＣＳグループ４２および第３ＰＣＳグループ４３に放電指令を送信する。同時に充放電管理装置５は、第１ＰＣＳグループ４１に充電指令を送信する。

　第２ＰＣＳグループ４２では、第２ＰＣＳ４２１が、充放電管理装置５から送信された放電指令を受信する（ステップＳ３０１）。第２ＰＣＳ４２１は、放電指令に従って第２蓄電池４２２に対する放電操作を実行する（ステップＳ３０２）。

　第３ＰＣＳグループ４３では、第３ＰＣＳ４３１が、充放電管理装置５から送信された放電指令を受信する（ステップＳ４０１）。第３ＰＣＳ４３１は、放電指令に従って第３蓄電池４３２に対する放電操作を実行する（ステップＳ４０２）。

　第１ＰＣＳグループ４１では、第１ＰＣＳ４１１が、充放電管理装置５から送信された充電指令を受信する（ステップＳ２０１）。第１ＰＣＳ４１１は、充電指令に従って第１蓄電池４１２に対する充電操作を実行する（ステップＳ２０２）。

　さらに、第１ＰＣＳグループ４１では、第１ＢＭＵ４１３が各種センサを用いて蓄電池情報を取得する。蓄電池情報には第１蓄電池４１２を流れる電流、第１蓄電池４１２の電圧、第１蓄電池４１２の温度が含まれる。その後、第１ＢＭＵ４１３は、取得した蓄電池情報を充放電管理装置５に送信する（ステップＳ２０３）。

　充放電管理装置５は、第１ＢＭＵ４１３から送信された蓄電池情報を受信する（ステップＳ１０３）。

　次に、充放電管理装置５は、ステップＳ１０３において受信した各蓄電池情報に基づいて、充電が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。例えば、予め設定された充電時間が経過した場合や、充電電流が予め設定した設定値よりも低下した場合に、第１蓄電池４１２の充電が完了したと判定する。判定条件が成立しない場合には、再びステップＳ１０２から処理を継続する。

　ステップＳ１０４における判定条件が成立する場合、次に、充放電管理装置５は、測定対象蓄電池の電気量を上限から下限まで放電させると共に、放電された電気量を測定支援蓄電池に充電させるために充放電指令を送信する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５の処理内容は、測定対象放電ステップ７３の説明において述べたとおりである。図３に示す例では、充放電管理装置５は、第１ＰＣＳグループ４１に放電指令を送信すると共に、第２ＰＣＳグループ４２および第３ＰＣＳグループ４３に充電指令を送信する。

　第２ＰＣＳグループ４２では、第２ＰＣＳ４２１が、充放電管理装置５から送信された充電指令を受信する（ステップＳ３０３）。第２ＰＣＳ４２１は、充電指令に従って第２蓄電池４２２に対する充電操作を実行する（ステップＳ３０４）。

　第３ＰＣＳグループ４３では、第３ＰＣＳ４３１が、充放電管理装置５から送信された充電指令を受信する（ステップＳ４０３）。第３ＰＣＳ４３１は、充電指令に従って第３蓄電池４３２に対する充電操作を実行する（ステップＳ４０４）。

　第１ＰＣＳグループ４１では、第１ＰＣＳ４１１が、充放電管理装置５から送信された放電指令を受信する（ステップＳ２０４）。第１ＰＣＳ４１１は、放電指令に従って第１蓄電池４１２に対する放電操作を実行する（ステップＳ２０５）。

　さらに、第１ＰＣＳグループ４１では、第１ＢＭＵ４１３が各種センサを用いて蓄電池情報を取得する。その後、第１ＢＭＵ４１３は、取得した蓄電池情報を充放電管理装置５に送信する（ステップＳ２０６）。

　充放電管理装置５は、第１ＢＭＵ４１３から送信された蓄電池情報を受信する（ステップＳ１０６）。

　次に、充放電管理装置５は、蓄電池情報に基づいて、第１蓄電池４１２を流れる電流の積算値を算出する（ステップＳ１０７）。

　次に、充放電管理装置５は、ステップＳ１０３において受信した蓄電池情報に基づいて、放電が終わったか否かを判定する（ステップＳ１０８）。例えば、予め設定された放電終止電圧まで電圧が低下した場合に、第１蓄電池４１２の放電が終了したと判定する。判定条件が成立しない場合には、再びステップＳ１０５から処理を実行する。

　ステップＳ１０８における判定条件が成立する場合、充放電管理装置５は、ステップＳ１０７において算出された電流の積算値に基づく放電容量（Ａｈ）を算出する（ステップＳ１０９）。

　以上説明したように、本実施の形態の蓄電池容量測定装置７によれば、測定対象蓄電池と測定支援蓄電池とが互いの電力使用を打ち消すように充放電することで、電力系統への影響を抑制することができる。そのため、本実施形態の蓄電池容量測定装置７によれば、系統制約条件においても蓄電池の放電容量を計測できる。

実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
　次に、図４～図６を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは図４および図５に示す構成において、蓄電池容量測定装置７に後述する図６のルーチンを実施させることで実現することができる。

　図４は、本発明の実施の形態２に係るシステム構成を説明するための概念構成図である。図４に示す構成は、スイッチ８が追加されている点を除き、図１に示す構成と同様であるため、スイッチ８以外の構成についてはその説明を省略する。

　送電設備２０と設備内電線２１との間には、スイッチ８が設けられている。スイッチ８は、電力系統と設備内電線２１との電気的接続を、接続状態と切断状態とのいずれかに切り替え可能なスイッチである。スイッチ８は信号線により充放電管理装置５に接続される。スイッチ８は、充放電管理装置５からの接続指令に応じて接続状態となり、充放電管理装置５からの切断指令に応じて切断状態となる。

［実施の形態２における特徴的制御］
　上述した実施の形態１では、測定対象蓄電池と測定支援蓄電池のそれぞれに充放電指令を送信している。これに対して、実施の形態２では、予め電力系統と構内設備１とを電気的に切り離すと共に、測定支援蓄電池を予め自立運転させておく。その上で、蓄電池容量測定装置７が、測定対象蓄電池が接続されたＰＣＳにのみ充放電指令を送信することで、実施の形態１と同様の機能を実現する点に特徴を有している。

　図５は、本発明の実施の形態２に係るシステムのブロック図である。図５に示す、本発明に係る蓄電池容量測定装置７は、充放電管理装置５、第１ＰＣＳ４１１、第２ＰＣＳ４２１、および第３ＰＣＳ４３１を含む。

（切断ステップ）
　充放電管理装置５は、切断ステップ７５の処理を実行するように構成されている。切断ステップ７５は、決定ステップ７１が実行された後に実行される。切断ステップ７５において、充放電管理装置５は、スイッチ８に切断指令を出力する。スイッチ８が切断状態となることで、電力系統と設備内電線２１とが電気的に切り離され、電力系統と構内設備１との間の電力需給は無くなる。

（自立運転ステップ）
　充放電管理装置５は、自立運転ステップ７６の処理を実行するように構成されている。自立運転ステップ７６は、切断ステップ７５が実行された後に実行される。自立運転ステップ７６において、充放電管理装置５は、測定支援蓄電池に接続されたＰＣＳを自立運転モードで動作させるための自立運転指令を送信する。自立運転モードは、設備内電線２１の電力需給が釣り合うように、自動的に測定支援蓄電池を充放電させるモードである。

　具体的には、第１ＰＣＳ４１１は、自立運転指令に応じて第１ＰＣＳ４１１を自立運転モードで実行させる自立運転制御部７７を備える。自立運転モードが実行されることにより設備内電線２１の電圧が一定に制御される。また、第２ＰＣＳ４２１は、自立運転制御部７７と同様の機能を有する自立運転制御部７８を備える。第３ＰＣＳ４３１は、自立運転制御部７７と同様の機能を有する自立運転制御部７９を備える。

　図５に示す例では、充放電管理装置５は、第２ＰＣＳ４２１および第３ＰＣＳ４３１に自立運転指令を送信する。

（測定対象充電ステップ）
　充放電管理装置５は、測定対象充電ステップ７２の処理を実行するように構成されている。測定対象充電ステップ７２は、自立運転ステップ７６が実行された後に実行される。測定対象充電ステップ７２において、充放電管理装置５は、測定対象蓄電池の電気量を上限まで充電させる。これと同時に、測定対象充電ステップ７２において、自立運転モードで動作中のＰＣＳは、測定対象蓄電池が充電する電気量を測定支援蓄電池に放電させる。

　例えば、充放電管理装置５は、第１蓄電池４１２の電気量が上限に達するまで、第１ＰＣＳ４１１に充電指令を送信する。一方、自立運転モードで動作中である第２ＰＣＳ４２１および第３ＰＣＳ４３１は、第１蓄電池４１２が充電する電気量を按分した電気量を第２蓄電池４２２および第３蓄電池４３２に放電させる。

（測定対象放電ステップ）
　充放電管理装置５は、測定対象放電ステップ７３の処理を実行するように構成されている。測定対象放電ステップ７３は、測定対象充電ステップ７２が実行された後に実行される。ただし、測定対象蓄電池の電気量が既に上限に達している場合には更なる充電は不必要であるため、測定対象放電ステップ７３は、自立運転ステップ７６が実行された後に実行される。測定対象放電ステップ７３において、充放電管理装置５は、測定対象蓄電池の電気量を上限から下限まで放電させる。これと同時に、測定対象放電ステップ７３において、自立運転モードで動作中のＰＣＳは、測定対象蓄電池が放電した電気量を測定支援蓄電池に充電させる。

　例えば、充放電管理装置５は、第１蓄電池４１２の電気量が下限に達するまで、第１蓄電池４１２を放電させるべく第１ＰＣＳ４１１に放電指令を送信する。一方、自立運転モードで動作中である第２ＰＣＳ４２１および第３ＰＣＳ４３１は、第１蓄電池４１２が放電した電気量を按分して第２蓄電池４２２および第３蓄電池４３２に充電させる。

（フローチャート）
　図６は、本発明の実施の形態２に係るシステムにおいて、蓄電池容量測定装置７が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このフローチャートに示す充放電管理装置５の処理は、決定ステップ７１、測定対象充電ステップ７２、測定対象放電ステップ７３、放電容量算出ステップ７４、切断ステップ７５、および自立運転ステップ７６の各処理が実行されることによって実現される。充放電管理装置５のメモリには、図６に示すフローチャートの処理を実行するプログラムが記憶されており、充放電管理装置５のプロセッサがプログラムを読み出して、実行することにより図６に示す処理が実現される。

　まず、充放電管理装置５は、測定対象蓄電池と測定支援蓄電池を決定する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１の処理内容は、決定ステップ７１の説明において述べたとおりである。図６の説明において、充放電管理装置５は、第１ＰＣＳグループ４１の第１蓄電池４１２を測定対象蓄電池に決定し、第２ＰＣＳグループ４２の第２蓄電池４２２および第３ＰＣＳグループ４３の第３蓄電池４３２を測定支援蓄電池に決定する。

　次に、充放電管理装置５は、スイッチ８に切断指令を出力する（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１の処理内容は、切断ステップ７５の説明において述べたとおりである。スイッチ８は、充放電管理装置５から送信された切断指令を受信する（ステップＳ５１１）。スイッチ８は、切断指令に従ってスイッチ８を切断状態にする（ステップＳ５１２）。

　ステップＳ１１１の処理後、充放電管理装置５は、測定支援蓄電池に接続されたＰＣＳに自立運転指令を送信する（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１２の処理内容は、自立運転ステップ７６の説明において述べたとおりである。図６に示す例では、充放電管理装置５は、第２ＰＣＳグループ４２および第３ＰＣＳグループ４３に自立運転指令を送信する。

　第２ＰＣＳグループ４２では、第２ＰＣＳ４２１が、充放電管理装置５から送信された自立運転指令を受信する（ステップＳ３１１）。第２ＰＣＳ４２１は、自立運転指令に従って第２ＰＣＳ４２１を自立運転モードで実行させる（ステップＳ３１２）。

　第３ＰＣＳグループ４３では、第３ＰＣＳ４３１が、充放電管理装置５から送信された自立運転指令を受信する（ステップＳ４１１）。第３ＰＣＳ４３１は、自立運転指令に従って第３ＰＣＳ４３１を自立運転モードで実行させる（ステップＳ４１２）。

　ステップＳ１１２の処理後、充放電管理装置５は、測定対象蓄電池の電気量を上限まで充電させるために充電指令を送信する（ステップＳ１０２）。図６に示す例では、充放電管理装置５は、充放電管理装置５は、第１ＰＣＳグループ４１に充電指令を送信する。

　第２ＰＣＳグループ４２では、自立運転中の第２ＰＣＳ４２１は、第１蓄電池４１２の充電に対応して第２蓄電池４２２を放電させる放電操作を実行する（ステップＳ３１３）。

　第３ＰＣＳグループ４３では、自立運転中の第３ＰＣＳ４３１は、第１蓄電池４１２の充電に対応して第３蓄電池４３２を放電させる放電操作を実行する（ステップＳ４１３）。

　ステップＳ２０２の処理後、第１ＰＣＳグループ４１では、第１ＢＭＵ４１３が各種センサを用いて蓄電池情報を取得する。蓄電池情報には第１蓄電池４１２を流れる電流、第１蓄電池４１２の電圧、第１蓄電池４１２の温度が含まれる。その後、第１ＢＭＵ４１３は、取得した蓄電池情報を充放電管理装置５に送信する（ステップＳ２０３）。

　ステップＳ１０４における判定条件が成立する場合、次に、充放電管理装置５は、測定対象蓄電池の電気量を上限から下限まで放電させる放電指令を送信する（ステップＳ１０５）。図６に示す例では、充放電管理装置５は、第１ＰＣＳグループ４１に放電指令を送信する。

　第２ＰＣＳグループ４２では、自立運転中の第２ＰＣＳ４２１は、第１蓄電池４１２の放電に対応して第２蓄電池４２２を充電させる充電操作を実行する（ステップＳ３１４）。

　第３ＰＣＳグループ４３では、自立運転中の第３ＰＣＳ４３１は、第１蓄電池４１２の放電に対応して第３蓄電池４３２を充電させる充電操作を実行する（ステップＳ４１４）。

　ステップＳ２０５の処理後、第１ＰＣＳグループ４１では、第１ＢＭＵ４１３が各種センサを用いて蓄電池情報を取得する。その後、第１ＢＭＵ４１３は、取得した蓄電池情報を充放電管理装置５に送信する（ステップＳ２０６）。

　以上説明したように、本実施の形態の蓄電池容量測定装置７では、予め電力系統と構内設備１とを電気的に切り離すと共に、測定支援蓄電池を予め自立運転させておく。そのため、蓄電池容量測定装置７は、測定対象蓄電池が接続されたＰＣＳにのみ充放電指令を送信することで、実施の形態１と同様の機能を実現することができる。

　ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、蓄電池としてリチウムイオン電池を用いているが、これに限定されるものではない。蓄電池の種類としては、ナトリウム硫黄電池やニッケル水素電池等であってもよい。

１　構内設備
３　発電システム
４　蓄電池システム
５　充放電管理装置
６　エネルギーマネジメントシステム（ＥＭＳ）
７　蓄電池容量測定装置
８　スイッチ
２０　送電設備
２１　設備内電線
３１　太陽光発電モジュール
３２　ＰＶ－ＰＣＳ
３３　電力計
４１　第１ＰＣＳグループ
４２　第２ＰＣＳグループ
４３　第３ＰＣＳグループ
６１、６２、６３　コンピュータネットワーク
７１　決定ステップ
７２　測定対象充電ステップ
７３　測定対象放電ステップ
７４　放電容量算出ステップ
７５　切断ステップ
７６　自立運転ステップ
７７、７８、７９　自立運転制御部
４１１　第１ＰＣＳ
４１２　第１蓄電池
４１３　第１ＢＭＵ
４２１　第２ＰＣＳ
４２２　第２蓄電池
４２３　第２ＢＭＵ
４３１　第３ＰＣＳ
４３２　第３蓄電池
４３３　第３ＢＭＵ

Claims

　設備内電線に接続された蓄電池システムを有する構内設備に設けられた蓄電池容量測定装置であって、
　前記設備内電線は、電力系統に接続され、
　前記蓄電池システムは、前記設備内電線に並列に接続された複数の蓄電池を備え、
　前記蓄電池容量測定装置は、
　前記複数の蓄電池のうち、１つの蓄電池を測定対象蓄電池に、前記測定対象蓄電池以外の少なくとも１つの蓄電池を測定支援蓄電池に決定する決定ステップと、
　前記測定対象蓄電池の電気量を上限から下限まで放電させると共に、放電された前記電気量を前記測定支援蓄電池に充電させる測定対象放電ステップと、
　放電中に前記測定対象蓄電池を流れる電流の積算値に基づいて、前記測定対象蓄電池の放電容量を算出する放電容量算出ステップと、を実行するように構成されていること、
を特徴とする蓄電池容量測定装置。
　前記蓄電池容量測定装置は、さらに、
　前記測定対象放電ステップに先立って、前記測定支援蓄電池を放電させることにより、前記測定対象蓄電池の電気量を上限まで充電させる測定対象充電ステップを実行するように構成されていること、
を特徴とする請求項１記載の蓄電池容量測定装置。
　前記構内設備は、前記電力系統と前記設備内電線との電気的接続を、接続状態と切断状態とのいずれかに切り替え可能なスイッチを備え、
　前記複数の蓄電池それぞれは、個別の交直変換装置に接続され、
　前記蓄電池容量測定装置は、さらに、
　前記切断状態に切り替える切断ステップと、
　前記切断状態において、前記測定支援蓄電池に接続された前記交直変換装置を自立運転モードで動作させる自立運転ステップと、を実行するように構成され、
　前記自立運転モードは、前記設備内電線の電力需給が釣り合うように、自動的に前記測定支援蓄電池を充放電させるモードであること、
を特徴とする請求項１又は２記載の蓄電池容量測定装置。