WO2017169655A1

WO2017169655A1 - 電源システム、制御システムおよび電源システムの電力制御方法

Info

Publication number: WO2017169655A1
Application number: PCT/JP2017/009698
Authority: WO
Inventors: 透渡邊; 飯田　崇; 慎哉西川; 員史西川; 滋之山北
Original assignee: 三洋電機株式会社; パナソニック株式会社
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2017-10-05
Also published as: EP3439132A1; CN109121447A; EP3439132B1; DK3439132T3; CN109121447B; JPWO2017169655A1; US20200303929A1; EP3439132A4; JP6790072B2; US11862978B2

Abstract

複数の電源ユニットを用いる電源システムにおいて、電源ユニット間で電力偏差が発生しても適切に充放電可能とする。　パワーコンディショナー（１４０）は、システムコントローラ（１６０）からの電力指令に従い、各電源ユニット（１０）に対する充放電を行う電力の総和である実施全体電力ＰＯＢ allを決定するにあたり、各ユニット制御部（１２）からの電池情報をマスタ制御部（１２０）で収集して、各ユニット制御部（１２）で検出された電池情報に基づいて決定された、各電源ユニット（１０）の可能個別電力より決定される、電源ユニット全体の充放電可能な可能全体電力と、各電源ユニット間の充放電電力の差を示す電力偏差に基づいて決定された、各電源ユニット（１０）の充放電を行う実施個別電力を、各電源ユニット（１０）の可能個別電力を超えない範囲に決定し、該演算された実施個別電力を超えることなく、各電源ユニット（１０）の充放電を可能にするよう構成している。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称]　電源システム、制御システムおよび電源システムの電力制御方法

　本発明は、電源システム及びパワーコンディショナーに関する。

　多数の二次電池を直列、並列に接続した電源装置は、蓄電用途で家庭用、事業所用、工場用等でピークカットなどを目的として用いられている。あるいは発電所等でも用いられている。ピークカットは、電力消費がピークを迎える時間帯（例えば午後１～４時頃）に電力を供給できるように、他の時間帯（例えば深夜）に電源装置に蓄電しておき、ピークの時間帯にこれを放電させることでピーク時の電力を補おうとするものである。特に、近年は太陽光発電や風力発電に代表される自然エネルギーの活用が注目されているところ、このような自然エネルギーは供給電源が安定しないことから、発電所や変電所などにおいて電源装置に一時的に電力を蓄えた上で放電することにより、系統電力網での安定した電力供給を図る目的でも利用されている。

　このような電源装置においては、多くの電力を蓄えるため、多数の二次電池を接続した電源装置をモジュール化し、複数の電源ユニットを組み合わせた電源システムを構築することで、供給可能な電力を高めることが行われている（例えば特許文献１参照）。このような電源システムにおける複数の電源ユニットの管理は、複数の電源ユニットをまとめる上位のコントローラで行い、全体の電力制御は、パワーコンディショナーで行われる。パワーコンディショナーは、各電源ユニットに対して充放電を行うように電力制御する。

特開２０１０－０９２８４１号公報

　しかしながら、背景技術に係る電源システムにおいては、電源ユニット同士の間に電力偏差が発生した場合に、電力制御を適切に行えないという問題があった。例えば、電源ユニットが１台のみの場合は、パワーコンディショナーと電源ユニットとのやりとりは１：１となるので、比較的簡単に充放電の電力制御を行える。

　図２に、パワーコンディショナー２４０で一台の電源ユニット２１０の充放電電力を制御する電源システムを示す。この図に示す電源ユニット２１０は、スイッチ部２１４と、ユニット制御部（Battery Management Unit：以下「ＢＭＵ」という。）２１２と、電池集合体２１１を備えている。スイッチ部２１４は、電源ユニット２１０をパワーコンディショナー２４０と接続する接続状態と、異常時等に遮断する遮断状態を切り替えるための部材である。またＢＭＵ２１２は、電池集合体２１１の状態を監視する部材である。またＢＭＵ２１２は、電池集合体の状態をパワーコンディショナー２４０に対し通知する。これに基づいてパワーコンディショナー２４０が充放電の電力を決定し、電源ユニット２１０のＢＭＵ２１２に電力を指示して充放電を実施する。ここで、電源ユニット２１０からパワーコンディショナー２４０に通知される情報には、通知時における電源ユニット２１０で充放電可能な最大電力である可能充放電電力（State of Power：以下「ＳＯＰ」という。）が含まれる。電源ユニット２１０からパワーコンディショナー２４０に通知するＳＯＰの例として、電源ユニット２１０を定電流充電させる際には充電ＳＯＰを最大とし、定電圧充電させる際には充電ＳＯＰを徐々に低下させていく。また電源ユニット２１０が満充電となると、充電ＳＯＰを０とする一方で放電ＳＯＰを最大とする。そして放電が終了すると放電ＳＯＰを０として充電ＳＯＰを最大とする。また、電源ユニット２１０の異常時や故障時には、放電ＳＯＰと充電ＳＯＰを共に０とする。また、電池集合体２１１が定電流（ＣＣ）充放電領域にある場合は、通常、充電ＳＯＰ、放電ＳＯＰ共に最大となる。

　一方、パワーコンディショナー２４０側では、上位のシステム、あるいは外部からの電力指令値、及びＳＯＰに基づいて、電源ユニット２１０に対して指示充放電電力（Power of Battery：以下「ＰＯＢ」という。）を指示する。このため、常にＰＯＢ≦ＳＯＰが成立することとなる。

　以上のようにパワーコンディショナー２４０に接続される電源ユニット２１０が１台のみの場合は、電源ユニットとのやりとりは１：１となるので、比較的簡単に充放電の電力制御を行える。これに対して、一のパワーコンディショナーに複数の電源ユニットを接続する場合は、図３に示すような構成となる。この例では、４台の電源ユニット３１０を１台のパワーコンディショナー３４０に接続している。各電源ユニット３１０は、ユニット制御部（ＢＭＵ）３１２と、スイッチ部３１４と、電池集合体３１１を備える。

　パワーコンディショナー３４０は各電源ユニット３１０＃１～４からＳＯＰ１～４を受け取り、これらからすべての電源ユニット３１０の可能充放電電力（以下「全体ＳＯＰ」と呼ぶ。）を演算する。ここで、ＳＯＰ＝０の電源ユニット３１０は、パワーコンディショナー３４０より切り離すこととした場合、全体ＳＯＰは、以下の式で算出される。

　全体ＳＯＰ＝ＳＯＰｎの最小ＳＯＰｘ［ＳＯＰ＝０以外の電源ユニット総台数］

　（ｎ＝１～Ｎ：Ｎ＝電源ユニット総台数）

　この全体ＳＯＰを上限として、パワーコンディショナー３４０は電力指令値より全体の充放電電力（全体ＰＯＢ）を決定し、これに応じて各電源ユニット３１０に対して、全体ＰＯＢの電力での充放電を実施する。このようにしてパワーコンディショナー３４０は、電力が全体ＳＯＰ以下になるように電力抑制を行う。これにより、特定の電源ユニットが停止するなどしてＳＯＰ＝０になった場合でも、適切な電力抑制が可能となる。また特定の電源ユニットがＳＯＰを低下させた場合でも、最小ＳＯＰ以下に電力を抑制することが可能となる。いいかえると、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立する。なお、ＳＯＰ＝０の電源ユニット３０１は、切り離すことを前提しているが、切り離さない場合には、全体ＳＯＰ＝０として、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎを成立させることができる。

　しかしながら、各電源ユニットの電池状態は必ずしも一定でなく、その劣化度合いなどはばらつきがあり、使用する期間が長くなるほど、このような格差が大きくなる傾向にある。ここで、各電源ユニットに含まれる二次電池セルの状態、例えば内部抵抗や電圧、ＳＯＣ、劣化度、温度などや、配線抵抗などの電源ユニット間の特性のばらつきにより、各電源ユニットの電流比が均等とならず、電源ユニット間で電流に偏差が発生する状態を電力偏差と呼ぶ。

　上記図３の構成におけるパワーコンディショナー３４０での全体ＳＯＰに基づく充放電制御は、電源ユニット３１０間で電力偏差が発生していないことを前提としている。いいかえると、電源ユニット３１０間に電力偏差が発生すると、全体ＳＯＰに基づく電力抑制では、定格超過やＳＯＰ超過となる電源ユニット３１０が発生する事態が起こり得る。いいかえると、電力偏差が発生すると、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立しなくなる場合がある。この結果、電流異常などの要因で電源システムが異常停止となる可能性があった。

　本発明は、このような背景に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一は、複数の電源ユニットを用いる電源システムにおいて、電源ユニット間で電力偏差が発生しても適切に充放電を制御可能とした電源システム及びパワーコンディショナーを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

　本発明の第１の形態に係る電源システムによれば、複数の電源ユニットと、前記複数の電源ユニットを並列に接続した制御システムとを備える電源システムであって、各電源ユニットは、複数の二次電池セルを直列、及び並列に接続した電池集合体と、前記電池集合体の充放電可能な電力に関する電池情報を取得して、前記制御システムに出力するためのユニット制御部と、前記電源ユニットと制御システムとの接続、解除を切り替えるためのスイッチ部とを備えており、前記制御システムは、前記複数の電源ユニットと並列に接続され、かつ外部の電力系統と接続され、電力系統から電力を受けて前記複数の電源ユニットを充電し、かつ前記複数の電源ユニットから電力を受けて電力系統に放電するためのパワーコンディショナーと、各電源ユニットのユニット制御部から出力される電池情報を収集するためのマスタ制御部と、電源システムに要求される電力を電力指令として前記パワーコンディショナーに指示するためのシステムコントローラとを備えており、前記パワーコンディショナーは、前記システムコントローラからの電力指令に従い、各電源ユニットに対する充放電を行う電力の総和である実施全体電力ＰＯＢ allを決定するにあたり、各ユニット制御部からの電池情報を前記マスタ制御部で収集して、各ユニット制御部で検出された電池情報に基づいて決定された、各電源ユニットの可能個別電力より決定される、電源ユニット全体の充放電可能な可能全体電力を、各電源ユニットの可能個別電力を超えない範囲に決定し、該演算された実施個別電力を超えることなく、各電源ユニットの充放電を可能にするよう構成することができる。上記構成により、電力偏差が発生した状況でも、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎを維持して、システムを停止させることなく充放電運転の継続を可能とできる。これにより、電力偏差に応じた充放電制御が可能となり、意図しないシステム障害を回避できる。

　また、本発明の第２の形態に係る電源システムによれば、前記マスタ制御部は、前記電源ユニット間の電力偏差を検出して、前記パワーコンディショナーに送出するよう構成しできる。上記構成により、適切な充放電電力に調整することが可能となる。

　さらに、本発明の第３の形態に係る電源システムによれば、前記マスタ制御部は、あらかじめ設定された周期、あるいは電力変化を検出したタイミングで前記電源ユニット間の電力偏差を検出し、これに基づいて実施個別電力を常に個別の最大充放電電力(SOP)以下に抑制するよう構成できる。上記構成により、刻々と時間変動する電池状態に合わせて、適切な充放電電力に調整することが可能となる。上記構成により、電力偏差の発生状況を適時計測することで、電力偏差に応じた充放電制御が可能となり、意図しないシステム障害を回避できる。

　さらにまた、本発明の第４の形態に係る電源システムによれば、前記ユニット制御部が、該ユニット制御部に接続された前記電池集合体の電池情報に基づいて、可能個別電力を決定するよう構成できる。

　さらにまた、本発明の第５の形態に係る電源システムによれば、前記マスタ制御部が、該マスタ制御部に接続された各ユニット制御部から送出される可能個別電力に基づいて、実施個別電力を決定するよう構成できる。

　さらにまた、本発明の第６の形態に係る電源システムによれば、前記マスタ制御部は、前記複数の電源ユニット＃１～＃ｎの内、（ｎ番目の実施個別電力ＰＯＢｎ）／（ｎ番目の可能個別電力ＳＯＰｎ）が最大となる電源ユニット＃ｍ（１≦ｍ≦ｎ）の比率を１として、各電源ユニットの電力偏差比率ＤＯＢｎを算出するよう構成できる。

　さらにまた、本発明の第７の形態に係る電源システムによれば、前記マスタ制御部は、可能全体電力を次式で決定するよう構成できる。

　可能全体電力＝ＳＯＰｍ×（実施全体電力）／（ｍ番目の実施個別電力ＰＯＢｍ）

　さらにまた、本発明の第８の形態に係る電源システムによれば、前記パワーコンディショナーは、前記電源ユニットの内、可能個別電力が０となった電源ユニットの前記スイッチ部をＯＦＦとするよう構成できる。上記構成により、ＳＯＰ＝０となった電源ユニットをパワーコンディショナーから切り離すことで、過充電や過放電から電源ユニットを保護できる。

　さらにまた、本発明の第９の形態に係る制御システムによれば、前記スイッチ部は、充電スイッチ部と放電スイッチ部を備え、前記パワーコンディショナーは、前記電源ユニットの内、充電可能個別電力が０となった前記電源ユニットの充電スイッチ部をＯＦＦとし、放電可能個別電力が０となった前記電源ユニットの放電スイッチ部をＯＦＦとするように構成できる。

　さらにまた、本発明の第１０の形態に係る制御システムによれば、複数の電源ユニットを並列に接続した状態で、各電源ユニットの充放電を制御するよう構成された電源システムの制御システムであって、複数の電源ユニットと並列に接続され、かつ外部の電力系統と接続され、電力系統から電力を受けて複数の電源ユニットを充電し、かつ複数の電源ユニットから電力を受けて電力系統に放電するためのパワーコンディショナーと、各電源ユニットから出力される電池情報を収集するためのマスタ制御部と、電源システムに要求される電力を電力指令として前記パワーコンディショナーに指示するためのシステムコントローラとを備えており、前記パワーコンディショナーは、各電源ユニットで検出された電池情報に基づいて決定された、各電源ユニットの可能個別電力より決定される、電源ユニット全体の充放電可能な可能全体電力に基づいて、各電源ユニット間の充放電電力の差を示す電力偏差に基づいて決定された、各電源ユニットの充放電を行う実施個別電力を超えることなく、各電源ユニットの充放電を可能にするよう構成できる。上記構成により、電力偏差に応じた充放電制御が可能となり、意図しないシステム障害を回避できる。

　さらにまた、本発明の第１１の形態に係る電源システムの電力制御方法によれば、複数の電源ユニットと、前記複数の電源ユニットを並列に接続した制御システムとを備える電源システムにおける電力制御方法であって、前記制御システムが、電源システムに要求される電力を電力指令として受け取る工程と、各電源ユニットに含まれる、複数の二次電池セルを直列又は並列に接続した電池集合体の充放電可能な電力に関する電池情報を取得して、前記制御システムに出力する工程と、各電源ユニットの電池情報に基づいて、各電源ユニットを充放電可能な電力を示す可能個別電力と、前記複数の電源ユニットの全体として充放電可能な電力を示す可能全体電力と、各電源ユニット間の充放電電力の差を示す電力偏差を、それぞれ決定する工程と、前記決定された可能個別電力と、可能全体電力と、電力偏差と、電力指令に基づいて、各電源ユニットに対して充放電を行う電力である実施個別電力を、各電源ユニットの可能個別電力を超えない範囲に決定する工程とを含むことができる。これにより、電力偏差に応じた充放電制御が可能となり、意図しないシステム障害を回避できる。

本発明の一実施形態に係る電源システムを示すブロック図である。一のパワーコンディショナーに一の電源ユニットを接続した電源システムを示すブロック図である。一のパワーコンディショナーに複数の電源ユニットを接続した電源システムを示すブロック図である。図３の各電源ユニットの電力制御に際して、各電池モジュールの状態を示す表である。図１の各電源ユニットの電力制御に際して、各電池モジュールの状態を示す表である。変形例に係る電源システムを示すブロック図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一若しくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

　本発明の実施形態に係る電源システムの一例として、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギー発電所などで用いる大型の蓄電装置に適用した例を、以下説明する。この蓄電装置は、太陽光発電や風力発電によって発電された電力を一旦蓄電して、電力系統ＥＳ側に供給する。

　図１は、本発明の一実施形態に係る電源システム１０００のブロック図である。この図に示す電源システム１０００は、複数の電源ユニット１０と、これらの電源ユニット１０を並列に接続した制御システム１００を備える。制御システム１００は、パワーコンディショナー１４０と、システムコントローラ１６０と、マスタ制御部（Ｍ－ＢＭＵ）１２０を備える。
（電源ユニット１０）

　各電源ユニット１０は、電池集合体１１と、ユニット制御部（ＢＭＵ）１２と、スイッチ部１４を備える。電池集合体１１は、複数の電池モジュール１を直列や並列に接続している。各電池モジュール１はさらに、複数の二次電池セルを直列や並列に接続して構成される。
（ユニット制御部１２）

　ユニット制御部１２は、電池集合体１１と接続され、電池集合体１１の充放電可能な電力に関する電池情報を取得する。ユニット制御部１２は、マスタ制御部１２０と接続され、電池情報を出力する。

　ここで電池情報とは、各電源ユニット１０に含まれる電池集合体１１（あるいはこれを構成する各電池モジュールや各二次電池セル）の状態、例えば内部抵抗や電圧、電流、ＳＯＣ、劣化度、温度などである。
（スイッチ部１４）

　スイッチ部１４は、各電源ユニット１０とパワーコンディショナー１４０との接続、解除を切り替えるための部材である。図１の例では、スイッチ部１４は電池集合体１１とパワーコンディショナー１４０との間に配置されて、ユニット制御部１２によりＯＮ／ＯＦＦを切り替えられる。スイッチ部１４は、充電方向、放電方向に個別に設置された構成でもよい。この場合、スイッチ部は、充電スイッチ部と放電スイッチ部を備える。そしてパワーコンディショナーが、電源ユニットの内、充電可能個別電力が０となった電源ユニットの充電スイッチ部をＯＦＦとし、放電可能個別電力が０となった電源ユニットの放電スイッチ部をＯＦＦとする。
（制御システム１００）

　一方制御システム１００は、パワーコンディショナー１４０と、システムコントローラ１６０と、マスタ制御部１２０を備える。なお、これらの部材は図１に示すように個別の部材として用意する他、任意の部材を一体的に統合することも可能である。
（パワーコンディショナー１４０）

　パワーコンディショナー１４０は、各電源ユニット１０のスイッチ部１４と並列に接続されている。またパワーコンディショナー１４０は電力系統と接続されており、電力系統から電力を受けて各電源ユニット１０を充電し、逆に各電源ユニット１０から電力を受けて電力系統に放電する。
（システムコントローラ１６０）

　システムコントローラ１６０は、電源システム１０００に対して要求される充電や放電の電力を、電力指令としてパワーコンディショナー１４０に指示するための部材である。システムコントローラ１６０は、例えば上位のシステムや外部の機器と通信により、電力指令値を受け取る。あるいは、システムコントローラ１６０で自律的に電力指令値を生成するよう構成してもよい。
（マスタ制御部１２０）

　マスタ制御部１２０は、各電源ユニット１０のユニット制御部１２と接続され、各電源ユニット１０の電池状態に関する情報（電池情報）を収集する。また、マスタ制御部１２０は、収集された電池情報に基づいて、全体の充放電可能な可能全体電力ＳＯＰ allを決定する。マスタ制御部１２０で決定された可能全体電力に基づいて、パワーコンディショナー１４０は、各電源ユニット１０に対して充放電電力を入出力する。

　この制御システム１００は、システムコントローラ１６０が、パワーコンディショナー１４０に電力指令を指示する。一方でマスタ制御部１２０は、各ユニット制御部１２からの電池情報をパワーコンディショナー１４０に送出する。これを受けてパワーコンディショナー１４０は、マスタ制御部１２０から送出された電池情報に基づいて、電源ユニット１０全体の充放電可能な可能全体電力ＳＯＰ all（以下「全体ＳＯＰ」ともいう。）を決定する。その一方で、電源ユニット１０間の電力偏差を検出して、この電力偏差に基づいて、各電源ユニット１０に対する充放電を行う電力の総和である実施全体電力ＰＯＢ all（以下「全体ＰＯＢ」ともいう。）を決定し、この全体ＰＯＢで各電源ユニット１０に対して充放電を実施する。全体ＰＯＢでの充放電の実施により、各電源ユニット１０の個別の充放電電力である実施個別電力ＰＯＢｎが決定される（電力偏差の詳細は後述する）。

　なお、可能全体電力や可能個別電力の決定は、パワーコンディショナー１４０側で行わせる他、マスタ制御部やユニット制御部で行わせてもよい。例えばユニット制御部が、このユニット制御部に接続された電池集合体の電池情報に基づいて、この電源ユニットの可能個別電力を決定する。図１の例では、電源ユニット１０＃１の可能個別電力ＳＯＰ１、電源ユニット１０＃２の可能個別電力ＳＯＰ２、電源ユニット１０＃３の可能個別電力ＳＯＰ３、電源ユニット１０＃４の可能個別電力ＳＯＰ４を、それぞれ各電源ユニット１０のユニット制御部１２でもって演算する。このようにして演算された各電源ユニット１０の可能個別電力から、可能全体電力ＳＯＰがマスタ制御部１２０でもって演算される。またマスタ制御部１２０やユニット制御部１２は、複数台の電源ユニット１０の内で、ＳＯＰ＝０のものや、異常が発生したものは、パワーコンディショナー１４０より切り離すようにスイッチ部１４のＯＮ／ＯＦＦを制御する。このようにすることで、特定の電源ユニット１０が停止したり、ＳＯＰｎが０となった場合でも、適切な電力制御が可能となる。
（背景技術に係る電源システムによる電力制御方法）

　ここで、背景技術に係る電源システムにおける各電源ユニットへの電流制御について説明する。背景技術に係る電源システムでは、各電源ユニット毎に、充放電可能な最大電力を算出していた。そして、各電源ユニットのＳＯＰｎから、全体ＳＯＰを算出して、パワーコンディショナーに通知していた。例えば電源ユニットの接続数をｎ台とするとき、可能全体電力ＳＯＰは、次式で表される。

　可能全体電力ＳＯＰ＝ＳＯＰｎの最小ＳＯＰｘ［パワーコンディショナーと接続中の電源ユニットの接続数］（式１）

　このようにすることで、特定の電源ユニットの可能個別電力ＳＯＰが低下した場合でも、最小ＳＯＰ以下に電力を抑制することができる。いいかえると、各電源ユニットに着目したとき、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立する。
（電力偏差）

　式１は、電源ユニット間での電力偏差が発生していない場合には、適切に成立する。しかしながら、実際には各電源ユニットの可能個別電力は、電池状態によって変化し、必ずしも一定とならない。よって電源ユニット同士の間には、可能個別電力のばらつき、すなわち電力偏差が生じる。この結果、上述した全体ＳＯＰに基づく電力制御では、特定の電源ユニットにおいてＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立しない、定格超過や個別ＳＯＰ超過となることが起こり得る。この場合は、電流異常などの要因で電源システムが停止する懸念がある。そこで本実施の形態においては、このような電力偏差を考慮して充放電制御を行う。

　ここで、電力偏差に起因する問題を示すため、背景技術に係る電源システムとして、図３に示すような４台の電源ユニット３１０＃１～＃４を共通のパワーコンディショナー３４０に接続した電源システムを考える。各電源ユニット３１０の充放電を行う電力制御に際して、各電池モジュールの状態を図４に示す。この表示において、状態番号１～８で、システムコントローラ１６０から送られる電力指令や、各電池モジュールの電池状態、可能個別電力等はそれぞれ異なる。また図４の上段（状態番号１～４）では、電源ユニット３１０＃１～＃４に電力偏差が生じていない、すなわち各電源ユニット３１０の可能個別電力が１：１：１：１の場合の、各電池モジュールの状態を示している。一方、図４の下段（状態番号５～８）では、電源ユニット３１０＃１～＃４に電力偏差が生じ、各電源ユニット３１０の電流比が５：４：４：３の場合の、各電池モジュールの状態を示している。なお、状態番号１～４と状態番号５～８は、電力指令と全体ＳＯＰを、それぞれ対応させている。
（背景技術：電力偏差なしの場合）

　図４において、例えば状態番号１では、電源ユニット３１０＃１～＃４の可能個別電力ＳＯＰ１～４は、放電可能な電力を示す放電可能個別電力ＳＯＰ（以下「放電ＳＯＰ」ともいう。）、充電可能な電力を示す充電可能個別電力ＳＯＰ（以下「充電ＳＯＰ」ともいう。）共に６０ｋＷである。よって、式１より、ＳＯＰｎの最小ＳＯＰは６０ｋＷとなるから、電源ユニット３１０＃１～＃４全体の可能全体電力ＳＯＰ allは、放電、充電共、６０ｋＷ×４＝２４０ｋＷである。またシステムコントローラ１６０から送られる電力指令が１６０ｋＷであり、可能全体電力ＳＯＰ all以内であるから、実施全体電力ＰＯＢ allは電力指令と等しい１６０ｋＷとでき、この電力指令に対応できる。また各電源ユニット３１０の実施個別電力は、１６０ｋＷ×１／４＝４０ｋＷとなる。ここでは各電源ユニット３１０の可能個別電力ＳＯＰ１～４は、上述の通り放電ＳＯＰ、充電ＳＯＰ共、６０ｋＷであるから、実施個別電力４０ｋＷに対応でき、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立する。

　同様に状態番号２では、可能全体電力ＳＯＰ allは状態番号１と同様、放電、充電共６０ｋＷ×４＝２４０ｋＷである。また電力指令が２４０ｋＷであるから、同様に実施可能電力ＰＯＢ allは２４０ｋＷとなり、実施個別電力はそれぞれ６０ｋＷとなる。ここでは各電源ユニット３１０の可能個別電力は、放電ＳＯＰ、充電ＳＯＰ共、６０ｋＷであるから、実施個別電力６０ｋＷに対応でき、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立する。

　一方、状態番号３では、電源ユニット３１０＃２～＃４の可能個別電力ＳＯＰは、状態番号１、２と同様、充電ＳＯＰ、放電ＳＯＰ共、６０ｋＷである。そして電源ユニット３１０＃１は満充電状態、あるいは、なんらかの理由により充電を禁止している状態となっており、放電ＳＯＰは６０ｋＷであり、充電ＳＯＰは０である。このため、放電は可能であるものの、充電時はスイッチ部１４をＯＦＦしてパワーコンディショナー１４０から解列され、電源ユニット３１０＃１には充電が行われない。この状態で、充電時の可能全体電力ＳＯＰ allは６０ｋＷ×３＝１８０ｋＷである。ここで充電の電力指令が２４０ｋＷであれば、可能全体電力ＳＯＰ allを上回ることから、実施全体電力ＰＯＢ allは１８０ｋＷに制限される。さらに各電源ユニット３１０を充電する実施個別電力は、電源ユニット３１０＃１は解列されるため対象外となり、電源ユニット３１０＃２～＃４の実施個別電力ＰＯＢ２～４は、それぞれ１８０ｋＷ×（１／３）＝６０ｋＷとなる。

　さらに状態番号４では、電源ユニット３１０＃２～＃４の可能個別電力ＳＯＰは、状態番号１～３と同じく、充電ＳＯＰ、放電ＳＯＰ共６０ｋＷであるものの、電源ユニット３１０＃１は定電流充電で充電中、あるいは、なんらかの理由により充電電力を他の電源ユニット３１０＃２～＃４と比較して絞り込んでいる状態にある。このため放電ＳＯＰは６０ｋＷであるものの、充電ＳＯＰは２０ｋＷである。この状態で、充電時の可能全体電力ＳＯＰ allは、最小ＳＯＰが２０ｋＷとなるから、式１から２０ｋｗ×４＝８０ｋＷとなる。ここで充電の電力指令が２４０ｋＷであれば、可能全体電力ＳＯＰ allを上回ることから、実施全体電力ＰＯＢ allは８０ｋＷに制限される。さらに電源ユニット３１０＃１～＃４を充電する実施個別電力は、８０ｋＷ×１／４＝２０ｋＷとなる。これに対し各電源ユニット３１０の可能個別電力は、放電ＳＯＰがそれぞれ６０ｋＷ、充電ＳＯＰが、電源ユニット３１０＃１で２０ｋＷ、電源ユニット３１０＃２～４で６０ｋＷであるから、いずれも実施個別電力２０ｋＷに対応でき、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立する。なお、電池集合体１１が定電流（ＣＣ）充放電領域にある場合は、通常、充電ＳＯＰ、放電ＳＯＰ共に最大となる。
（背景技術：電力偏差ありの場合）

　このように、電源ユニット３１０間に電力偏差のない状態では、状態番号１～４のいずれの場合も充放電電力制御を適切に行える。次に電力偏差が、電源ユニット３１０＃１～＃４で電流比５：４：４：３の場合の、状態番号５～８について検討する。なお状態番号５～８の電力指令及び全体ＰＯＢ、放電ＳＯＰ、充電ＳＯＰは、状態番号１～４とそれぞれ対応させている。

　まず状態番号５では、状態番号１と同じく電源ユニット３１０＃１～＃４の可能個別電力ＳＯＰは、充電ＳＯＰ、放電ＳＯＰ共、６０ｋＷであるから、これらの合計である可能全体電力ＳＯＰ allは式１から６０ｋＷ×４＝２４０ｋＷである。また電力指令が１６０ｋＷであり、可能全体電力ＳＯＰ all以内であるから、実施全体電力ＰＯＢ allはこれと等しい１６０ｋＷとでき、この電力指令に対応できる。また各電源ユニット３１０の実施個別電力は、電力偏差に基づいて実施全体電力ＰＯＢ allを分配することになる。ここでは、電力偏差５：４：４：３であるから、１６０ｋＷをこの比率で分配すると、電源ユニット３１０＃１の実施個別電力ＰＯＢ１は１６０ｋＷ×（５／１６）＝５０ｋＷ、電源ユニット３１０＃２の実施個別電力ＰＯＢ２は１６０ｋＷ×（４／１６）＝４０ｋＷ、電源ユニット３１０＃３の実施個別電力ＰＯＢ３は１６０ｋＷ×（４／１６）＝４０ｋＷ、電源ユニット３１０＃４の実施個別電力ＰＯＢ４は１６０ｋＷ×（３／１６）＝３０ｋＷとなる。いずれの実施個別電力ＰＯＢｎも、充電ＳＯＰ、放電ＳＯＰ以内であるから、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立し、適切に充放電が行える。

　次に状態番号６においては、状態番号２と同じく電源ユニット３１０＃１～＃４の可能個別電力ＳＯＰは、状態番号５と同じく充電ＳＯＰ、放電ＳＯＰ共、６０ｋＷであるから、可能全体電力ＳＯＰ allは６０ｋＷ×４＝２４０ｋＷである。また電力指令が２４０ｋＷであり、可能全体電力ＳＯＰ all以内であるから、実施全体電力ＰＯＢ allはこれと等しい２４０ｋＷとなる。しかしながら、各電源ユニット３１０の実施個別電力を、電力偏差に基づいて分配すると、電源ユニット３１０＃１の実施個別電力ＰＯＢ１は２４０ｋＷ×（５／１６）＝７５ｋＷ、電源ユニット３１０＃２の実施個別電力ＰＯＢ２は２４０ｋＷ×（４／１６）＝６０ｋＷ、電源ユニット３１０＃３の実施個別電力ＰＯＢ３は２４０ｋＷ×（４／１６）＝６０ｋＷ、電源ユニット３１０＃４の実施個別電力ＰＯＢ４は２４０ｋＷ×（３／１６）＝４５ｋＷとなる。この場合、電源ユニット３１０＃２～＃４では、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立するものの、電源ユニット３１０＃１においては、実施個別電力ＰＯＢ１が７５ｋＷとなり、可能個別電力ＳＯＰ１の６０ｋＷを上回ってしまい、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立せず、定格を超過してしまう。

　また状態番号７においては、状態番号３と同じく電源ユニット３１０＃２～＃４の可能個別電力ＳＯＰは、充電ＳＯＰ、放電ＳＯＰ共、６０ｋＷであるものの、電源ユニット３１０＃１においては満充電状態、あるいは、なんらかの理由により充電を禁止している状態となっており、放電ＳＯＰは６０ｋＷであるものの、充電ＳＯＰは０となり、放電は可能であるものの、充電時は電源システムから解列される。このため、電源ユニット３１０＃１には充電が行われない。この状態で、充電時の可能全体電力ＳＯＰ allは６０ｋＷ×３＝１８０ｋＷである。ここで充電の電力指令が２４０ｋＷであれば、可能全体電力ＳＯＰallを上回ることから、実施全体電力ＰＯＢ allは１８０ｋＷに制限される。さらに各電源ユニット３１０を充電する実施個別電力は、電源ユニット３１０＃１は解列のため停止、電源ユニット３１０＃２の実施個別電力ＰＯＢ２は１８０ｋＷ×（４／１６）＝６５ｋＷ、電源ユニット３１０＃３の実施個別電力ＰＯＢ３は１８０ｋＷ×（４／１６）＝６５ｋＷ、電源ユニット３１０＃４の実施個別電力ＰＯＢ４は１８０ｋＷ×（３／１６）＝４９ｋＷとなる。この場合、電源ユニット３１０＃４では、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立するものの、電源ユニット３１０＃２、３１０＃３においては、それぞれ可能個別電力ＳＯＰ２、３の６０ｋＷに対して実施個別電力ＰＯＢ２、３が６５ｋＷとなり、充電時にはＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立せず、定格を超過してしまう。

　さらに状態番号８においては、状態番号４と同じく電源ユニット３１０＃２～＃４の可能個別電力ＳＯＰは、充電ＳＯＰ、放電ＳＯＰ共、６０ｋＷであるものの、電源ユニット３１０＃１は定電圧充電で充電中、あるいは、なんらかの理由により充電電力を他の電源ユニット３１０＃２～＃４と比較して絞り込んでいる状態にあり、放電ＳＯＰは６０ｋＷであるものの、充電ＳＯＰは２０ｋＷである。この状態で、充電時の可能全体電力量ＳＯＰallは、式１から２０ｋｗ×４＝８０ｋＷである。ここで充電の電力指令が２４０ｋＷであれば、可能全体電力ＳＯＰ allを上回ることから、実施全体電力ＰＯＢ allは８０ｋＷに制限される。さらに各電源ユニット３１０を充電する実施個別電力は、電源ユニット３１０＃１の実施個別電力ＰＯＢ１は８０ｋＷ×（５／１６）＝２５ｋＷ、電源ユニット３１０＃２の実施個別電力ＰＯＢ２は８０ｋＷ×（４／１６）＝２０ｋＷ、電源ユニット３１０＃３の実施個別電力ＰＯＢ３は８０ｋＷ×（４／１６）＝２０ｋＷ、電源ユニット３１０＃４の実施個別電力ＰＯＢ４は８０ｋＷ×（３／１６）＝１５ｋＷとなる。この場合、電源ユニット３１０＃２～＃４では、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立するものの、電源ユニット３１０＃１においては、可能個別電力ＳＯＰ１の２０ｋＷに対して実施個別電力ＰＯＢ１が２５ｋＷとなり、充電時にはＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立せず、定格を超過してしまう。
（実施形態に係る電力制御方法）

　このように、電力偏差が存在すると、同じ条件であっても一部の電源ユニットで定格を超過する事態が生じ、電源システムが異常停止するなどの不具合が生じる。そこで、本実施の形態においては、電力偏差に基づいて、実施全体電力ＰＯＢ allを決定し、この実施個別電力に基づいて、各電源ユニットの充放電を制御する。具体的には、各電源ユニットにおいて充放電可能な最大電力を算出する。これによって各電源ユニットの充電ＳＯＰｎ、放電ＳＯＰｎがそれぞれ算出される。さらに電力偏差の発生状況を適時計測する。具体的には、適時、継続した電圧、電流測定により、ＰＯＢｎ／ＳＯＰｎを測定する。ここで、ＳＯＰｎは上述の通り電源ユニットｎの可能個別電力、ＰＯＢｎは電源ユニットｎの実施個別電力である。

　このようにして電源システムは、適時計測した電力偏差情報、ＳＯＰｎ、ＰＯＢｎより、全体ＳＯＰ（可能全体電力ＳＯＰ all）を算出して、パワーコンディショナー１４０に通知する。本実施形態では、次式２を計算して全体ＳＯＰを算出している。

　全体ＳＯＰ＝Σ(SOP=0を除く全ての電源ユニット)（ＳＯＰｍ×ＤＯＢｎ）
＝ＳＯＰｍ×ΣＤＯＢｎ＝ＳＯＰｍ×Σ（ＰＯＢｎ／ＰＯＢｍ）
＝ＳＯＰｍ×Σ（ＰＯＢｎ）／ＰＯＢｍ＝ＳＯＰｍ×全体ＰＯＢ／ＰＯＢｍ　（式２）

　上式２において、ＤＯＢｎは正規化された電力偏差比率を示す。ＤＯＢｎは、各電源ユニットの電力の比率を示すと共に、上記ＰＯＢｎ／ＳＯＰｎが最大となる電源ユニット＃ｍの比率が１となるように正規化している。またｍは、ＰＯＢｎ／ＳＯＰｎが最大となる電源ユニットをｎ＝ｍとしている。

　なお、上述の通り、ＳＯＰｎ＝０となった時点で、その電源ユニット＃ｎを、パワーコンディショナー１４０より切り離すことを前提としている。切り離さない場合には、全体ＳＯＰ＝０にする必要がある。

　パワーコンディショナー１４０は、電力指令に従うと共に、充放電電力が全体ＳＯＰ以下になるように電力抑制を行う。このような構成により、電力偏差が発生した状況において、特定の電源ユニットが停止したり、ＳＯＰｎ＝０となった場合でも、適切な電力抑制が可能となる。また、特定の電源ユニットのＳＯＰｎが低下した場合でも、特定電源ユニットの電力をＳＯＰｎ以下にすることが可能となる。いいかえると、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎの状態に維持できる。この結果、電力偏差が発生した状況でも、システム停止することなく、充放電運転の継続が可能となる。ここで、図４と対応する状態において、本実施形態に係る電力制御方法で、充放電制御を行う例を、図５に基づいて説明する。図５において、状態番号１～８は、図４の状態番号１～８で示した例と、電力指令、放電ＳＯＰ、充電ＳＯＰは一致させている。
（実施形態：電力偏差なしの場合）

　図５においても、状態番号１～４で示した例では、図４の状態番号１～４と同様に、電源ユニット１０＃１～＃４に電力偏差が生じていない、各電源ユニット１０の放電ＳＯＰ、充電ＳＯＰが１：１：１：１の場合を示している。

　まず状態番号１では、図４の状態番号１と同じく電源ユニット１０＃１～＃４の可能個別電力ＳＯＰは、充電ＳＯＰ、放電ＳＯＰ共、６０ｋＷであり、また全体ＰＯＢ（実施全体電力ＰＯＢ all）は１６０ｋＷである。ここで、各電源ユニット１０＃１～＃４について電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎを求める。なお電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎは、ＤＯＢｎのように正規化しておらず、Σｄｏｂ＿ｎ＝１となる比率である。電源ユニット１０＃１ではｄｏｂ＿１＝ＰＯＢ１／ＳＯＰ１＝４０ｋＷ／（４０＋４０＋４０＋４０）ｋＷ＝０．２５、電源ユニット１０＃２ではｄｏｂ＿２＝ＰＯＢ２／ＳＯＰ２＝４０ｋＷ／（４０＋４０＋４０＋４０）ｋＷ＝０．２５、電源ユニット１０＃３ではｄｏｂ＿３＝ＰＯＢ３／ＳＯＰ３＝４０ｋＷ／（４０＋４０＋４０＋４０）ｋＷ＝０．２５、電源ユニット１０＃４ではｄｏｂ＿４＝ＰＯＢ４／ＳＯＰ４＝４０ｋＷ／（４０＋４０＋４０＋４０）ｋＷ＝０．２５となる。

　よって、電源ユニット１０＃１～＃４の電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎが等しいので、電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎが最大となる電源ユニット１０を、ここでは電源ユニット１０＃１（ｍ＝１）とおく。これより、全体ＳＯＰ（可能全体電力ＳＯＰ all）を式２から求めると、全体ＳＯＰ＝ＳＯＰｍ×全体ＰＯＢ／ＰＯＢｍ＝ＳＯＰ１×全体ＰＯＢ／ＰＯＢ１＝６０ｋＷ×１６０ｋＷ／４０ｋＷ＝２４０ｋＷである。また各電源ユニット１０の実施個別電力は、電源ユニット１０＃１の実施個別電力ＰＯＢ１が１６０ｋＷ×ｄｏｂ＿１＝４０ｋＷ、電源ユニット１０＃２の実施個別電力ＰＯＢ２が１６０ｋＷ×ｄｏｂ＿２＝４０ｋＷ、電源ユニット１０＃３の実施個別電力ＰＯＢ３が１６０ｋＷ×ｄｏｂ＿３＝４０ｋＷ、電源ユニット１０＃４の実施個別電力ＰＯＢ４が１６０ｋＷ×ｄｏｂ＿４＝４０ｋＷとなる。ここでは各電源ユニット１０の可能個別電力ＳＯＰ１～４は、上述の通り放電ＳＯＰ、充電ＳＯＰ共、６０ｋＷであるから、実施個別電力４０ｋＷに対応でき、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立する。結果的には、図４の状態番号１と同じ結果となる。

　同様に状態番号２では、可能全体電力ＳＯＰ allは状態番号１と同様、放電、充電共６０ｋＷ×４＝２４０ｋＷであり、また全体ＰＯＢは２４０ｋＷである。さらに各電源ユニット１０＃１～＃４の電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎが等しいため、電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎが最大となる電源ユニット１０を、ここでも電源ユニット１０＃１（ｍ＝１）とおく。これより、全体ＳＯＰ（可能全体電力ＳＯＰ all）は式２から、全体ＳＯＰ＝ＳＯＰｍ×全体ＰＯＢ／ＰＯＢｍ＝ＳＯＰ１×全体ＰＯＢ／ＰＯＢ１＝６０ｋＷ×２４０ｋＷ／６０ｋＷ＝２４０ｋＷである。また各電源ユニット１０の実施個別電力は、電源ユニット１０＃１の実施個別電力ＰＯＢ１が２４０ｋＷ×ｄｏｂ＿１＝６０ｋＷ、電源ユニット１０＃２の実施個別電力ＰＯＢ２が２４０ｋＷ×ｄｏｂ＿２＝６０ｋＷ、電源ユニット１０＃３の実施個別電力ＰＯＢ３が２４０ｋＷ×ｄｏｂ＿３＝６０ｋＷ、電源ユニット１０＃４の実施個別電力ＰＯＢ４が２４０ｋＷ×ｄｏｂ＿４＝６０ｋＷとなる。ここでは各電源ユニット１０の可能個別電力量ＳＯＰ１～４は、上述の通り放電ＳＯＰ、充電ＳＯＰ共、６０ｋＷであるから、実施個別電力６０ｋＷに対応でき、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立し、結果的には図４の状態番号２と同じ結果となる。

　一方状態番号３では、全体ＰＯＢが１８０ｋＷであり、電源ユニット１０＃２～＃４の可能個別電力ＳＯＰは、状態番号１、２と同様、充電ＳＯＰ、放電ＳＯＰ共６０ｋＷである。また電源ユニット１０＃１は満充電のため、放電ＳＯＰは６０ｋＷ、充電ＳＯＰは０である。このため、放電は可能であるものの、充電時は解列される。なお電源ユニット１０＃２～＃４の電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎは等しいため、電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎが最大となる電源ユニット１０は、ここでは電源ユニット１０＃２（ｍ＝２）とおく。この状態で、充電時の可能全体電力ＳＯＰ allは式２から、全体ＳＯＰ＝ＳＯＰｍ×全体ＰＯＢ／ＰＯＢｍ＝ＳＯＰ２×全体ＰＯＢ／ＰＯＢ２＝６０ｋＷ×１８０ｋＷ／６０ｋＷ＝１８０ｋＷである。また各電源ユニット１０の実施個別電力は、電源ユニット１０＃１は解列のため対象外、電源ユニット１０＃２の実施個別電力ＰＯＢ２が１８０ｋＷ×ｄｏｂ＿２＝６０ｋＷ、電源ユニット１０＃３の実施個別電力ＰＯＢ３が１８０ｋＷ×ｄｏｂ＿３＝６０ｋＷ、電源ユニット１０＃４の実施個別電力ＰＯＢ４が１８０ｋＷ×ｄｏｂ＿４＝６０ｋＷとなり、いずれも充電ＳＯＰの６０ｋＷで対応でき、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立し、結果的には図４の状態番号３と同じ結果となる。

　さらに状態番号４では、全体ＰＯＢが８０ｋＷであり、電源ユニット１０＃２～＃４の可能個別電力ＳＯＰは、状態番号１～３と同じく、充電ＳＯＰ、放電ＳＯＰ共６０ｋＷであるものの、電源ユニット１０＃１は定電圧充電で充電中のため、放電ＳＯＰは６０ｋＷ、充電ＳＯＰは２０ｋＷである。なお各電源ユニット１０＃１～＃４について、充電時の電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎが等しいため、電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎが最大となる電源ユニット１０を、ここでも電源ユニット１０＃１（ｍ＝１）とおく。この状態で、充電時の可能全体電力ＳＯＰ allは式２から、全体ＳＯＰ＝ＳＯＰｍ×全体ＰＯＢ／ＰＯＢｍ＝ＳＯＰ１×全体ＰＯＢ／ＰＯＢ１＝２０ｋＷ×８０ｋＷ／２０ｋＷ＝８０ｋＷである。また各電源ユニット１０の実施個別電力は、電源ユニット１０＃１の実施個別電力ＰＯＢ１が８０ｋＷ×ｄｏｂ＿１＝２０ｋＷ、電源ユニット１０＃２の実施個別電力ＰＯＢ２が８０ｋＷ×ｄｏｂ＿２＝２０ｋＷ、電源ユニット１０＃３の実施個別電力ＰＯＢ３が８０ｋＷ×ｄｏｂ＿３＝２０ｋＷ、電源ユニット１０＃４の実施個別電力ＰＯＢ４が８０ｋＷ×ｄｏｂ＿４＝２０ｋＷとなり、いずれも充電ＳＯＰ１～４の２０ｋＷ、６０ｋＷで対応でき、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立し、結果的には図４の状態番号４と同じ結果となる。
（実施形態：電力偏差ありの場合）

　このように、実施形態に係る電力制御方法によれば、電源ユニット１０間に電力偏差のない状態でも、状態番号１～４のいずれの場合も適切に充放電電力制御を行える。次に電力偏差が、図５と同様、電源ユニット１０＃１～＃４で電流比５：４：４：３の場合の、状態番号５～８について検討する。なお状態番号５～８の電力指令及び全体ＰＯＢ、放電ＳＯＰ、充電ＳＯＰは、状態番号１～４とそれぞれ対応させている。

　まず状態番号５では、状態番号１と同じく電源ユニット１０＃１～＃４の可能個別電力ＳＯＰは、充電ＳＯＰ、放電ＳＯＰ共、６０ｋＷであり、全体ＰＯＢが１６０ｋＷである。また、各電源ユニット１０＃１～＃４について電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎを求めると、電源ユニット１０＃１ではｄｏｂ＿１＝ＰＯＢ１／全体ＰＯＢ＝５０ｋＷ／１６０ｋＷ＝０．３１２５、電源ユニット１０＃２ではｄｏｂ＿２２＝ＰＯＢ２／全体ＰＯＢ＝４０ｋＷ／１６０ｋＷ＝０．２５、電源ユニット１０＃３ではｄｏｂ＿３＝ＰＯＢ３／全体ＰＯＢ＝４０ｋＷ／１６０ｋＷ＝０．２５、電源ユニット１０＃４ではｄｏｂ＿４＝ＰＯＢ４／全体ＰＯＢ＝３０ｋＷ／１６０ｋＷ＝０．１８７５となる。よって、電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎが最大となる電源ユニット１０は、電源ユニット１０＃１（ｍ＝１）となる。これより、全体ＳＯＰ（可能全体電力ＳＯＰ all）を式２から求めると、全体ＳＯＰ＝ＳＯＰｍ×全体ＰＯＢ／ＰＯＢｍ＝ＳＯＰ１×全体ＰＯＢ／ＰＯＢ１＝６０ｋＷ×１６０ｋＷ／５０ｋＷ＝１９２ｋＷである。また各電源ユニット１０の実施個別電力は、電源ユニット１０＃１の実施個別電力ＰＯＢ１が１６０ｋＷ×ｄｏｂ＿１＝５０ｋＷ、電源ユニット１０＃２の実施個別電力ＰＯＢ２が１６０ｋＷ×ｄｏｂ＿２＝４０ｋＷ、電源ユニット１０＃３の実施個別電力ＰＯＢ３が１６０ｋＷ×ｄｏｂ＿３＝４０ｋＷ、電源ユニット１０＃４の実施個別電力ＰＯＢ４が１６０ｋＷ×ｄｏｂ＿４＝４０ｋＷとなる。ここでは各電源ユニット１０の可能個別電力ＳＯＰ１～４は、上述の通り放電ＳＯＰ、充電ＳＯＰ共、６０ｋＷであるから、各実施個別電力ＰＯＢｎに対応でき、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立する。

　次に状態番号６では、状態番号２と同じく電源ユニット１０＃１～＃４の可能個別電力ＳＯＰは、充電ＳＯＰ、放電ＳＯＰ共、６０ｋＷであり、全体ＰＯＢが１９２ｋＷである。また、各電源ユニット１０＃１～＃４について電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎを求めると、電源ユニット１０＃１ではｄｏｂ＿１＝ＰＯＢ１／全体ＰＯＢ＝６０ｋＷ／１９２ｋＷ＝０．３１２５、電源ユニット１０＃２ではｄｏｂ＿２＝ＰＯＢ２／全体ＰＯＢ＝４８ｋＷ／１９２ｋＷ＝０．２５、電源ユニット１０＃３ではｄｏｂ＿３＝ＰＯＢ３／全体ＰＯＢ＝４８ｋＷ／１９２ｋＷ＝０．２５、電源ユニット１０＃４ではｄｏｂ＿４＝ＰＯＢ４／全体ＰＯＢ＝３６ｋＷ／１９２ｋＷ＝０．１８７５となる。よって、電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎが最大となる電源ユニット１０は、電源ユニット１０＃１（ｍ＝１）となる。これより、全体ＳＯＰを式２から求めると、全体ＳＯＰ＝ＳＯＰｍ×全体ＰＯＢ／ＰＯＢｍ＝ＳＯＰ１×全体ＰＯＢ／ＰＯＢ１＝６０ｋＷ×１９２ｋＷ／６０ｋＷ＝１９２ｋＷである。また各電源ユニット１０の実施個別電力は、電源ユニット１０＃１の実施個別電力ＰＯＢ１が１９２ｋＷ×ｄｏｂ＿１＝６０ｋＷ、電源ユニット１０＃２の実施個別電力ＰＯＢ２が１９２ｋＷ×ｄｏｂ＿２＝４８ｋＷ、電源ユニット１０＃３の実施個別電力ＰＯＢ３が１９２ｋＷ×ｄｏｂ＿３＝４８ｋＷ、電源ユニット１０＃４の実施個別電力ＰＯＢ４が１９２ｋＷ×ｄｏｂ＿４＝３６ｋＷとなる。ここでは各電源ユニット１０の可能個別電力ＳＯＰ１～４は、上述の通り放電ＳＯＰ、充電ＳＯＰ共、６０ｋＷであるから、各実施個別電力ＰＯＢｎに対応でき、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立する。同じ条件の図４と比較した場合、電源ユニット１０＃１の実施個別電力が７５ｋＷから６０ｋＷに抑えられており、可能個別電力すなわち最大定格電力を超過する事態を回避でき、電源システムの安定動作が保たれる。

　さらに状態番号７では、状態番号３と同じく電源ユニット１０＃２～＃４の可能個別電力ＳＯＰは、充電ＳＯＰ、放電ＳＯＰ共、６０ｋＷであるものの、電源ユニット１０＃１が満充電で、放電ＳＯＰが６０ｋＷ、充電ＳＯＰは０となり、放電は可能であるものの、充電時は電源システムから解列される。また全体ＰＯＢは１６５ｋＷである。ここで充電時の各電源ユニット１０＃２～＃４について電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎを求めると、電源ユニット１０＃２ではｄｏｂ＿２＝ＰＯＢ２／全体ＰＯＢ＝６０ｋＷ／１６５ｋＷ＝０．３６３７、電源ユニット１０＃３ではｄｏｂ＿３＝ＰＯＢ３／全体ＰＯＢ＝６０ｋＷ／１６５ｋＷ＝０．３６３７、電源ユニット１０＃４ではｄｏｂ＿４＝ＰＯＢ４／全体ＰＯＢ＝４５ｋＷ／１６５ｋＷ＝０．２７２８となり、電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎが最大となる電源ユニット１０は、電源ユニット１０＃２と＃３となる。ここでは電源ユニット１０＃２（ｍ＝２）として、充電時の全体ＳＯＰを式２から求めると、全体ＳＯＰ＝ＳＯＰｍ×全体ＰＯＢ／ＰＯＢｍ＝ＳＯＰ２×全体ＰＯＢ／ＰＯＢ２＝６０ｋＷ×１６５ｋＷ／６０ｋＷ＝１６５ｋＷである。また各電源ユニット１０の充電時の実施個別電力は、電源ユニット１０＃２の実施個別電力ＰＯＢ２が１６５ｋＷ×ｄｏｂ＿２＝６０ｋＷ、電源ユニット１０＃３の実施個別電力ＰＯＢ３が１６５ｋＷ×ｄｏｂ＿３＝６０ｋＷ、電源ユニット１０＃４の実施個別電力ＰＯＢ４が１６５ｋＷ×ｄｏｂ＿４＝４５ｋＷとなる。ここでは各電源ユニット１０の可能個別電力ＳＯＰ２～４は、上述の通り放電ＳＯＰ、充電ＳＯＰ共、６０ｋＷであるから、各実施個別電力ＰＯＢｎに対応でき、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立する。同じ条件の図４と比較した場合、電源ユニット１０＃２、＃３の実施個別電力が６５ｋＷから６０ｋＷに抑えられており、最大定格電力を超過する事態を回避でき、電源システムの安定動作が保たれる。

　さらに状態番号８では、状態番号４と同じく電源ユニット１０＃２～＃４の可能個別電力ＳＯＰは、充電ＳＯＰ、放電ＳＯＰ共、６０ｋＷであり、電源ユニット１０＃１は定電圧充電で充電中であり、放電ＳＯＰは６０ｋＷ、充電ＳＯＰは２０ｋＷである。また全体ＰＯＢは６４ｋＷである。ここで充電時の各電源ユニット１０＃１～＃４について電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎを求めると、電源ユニット１０＃１ではｄｏｂ＿１＝ＰＯＢ１／全体ＰＯＢ＝２０ｋＷ／６４ｋＷ＝０．３１２５、電源ユニット１０＃２ではｄｏｂ＿２＝ＰＯＢ２／全体ＰＯＢ＝１６ｋＷ／６４ｋＷ＝０．２５、電源ユニット１０＃３ではｄｏｂ＿３＝ＰＯＢ３／全体ＰＯＢ＝１６ｋＷ／６４ｋＷ＝０．２５、電源ユニット１０＃４ではｄｏｂ＿４＝ＰＯＢ４／全体ＰＯＢ＝１２ｋＷ／６４ｋＷ＝０．１８７５となり、電力偏差比率ｄｏｂ＿ｎが最大となる電源ユニット１０は、電源ユニット１０＃１となり、ｍ＝１として充電時の全体ＳＯＰを式２から求めると、全体ＳＯＰ＝ＳＯＰｍ×全体ＰＯＢ／ＰＯＢｍ＝ＳＯＰ１×全体ＰＯＢ／ＰＯＢ１＝２０ｋＷ×６４ｋＷ／２０ｋＷ＝６４ｋＷである。また各電源ユニット１０の充電時の実施個別電力は、電源ユニット１０＃１の実施個別電力ＰＯＢ１が６４ｋＷ×ｄｏｂ＿１＝２０ｋＷ、電源ユニット１０＃２の実施個別電力ＰＯＢ２が６４ｋＷ×ｄｏｂ＿２＝１６ｋＷ、電源ユニット１０＃３の実施個別電力ＰＯＢ３が６４ｋＷ×ｄｏｂ＿３＝１６ｋＷ、電源ユニット１０＃４の実施個別電力ＰＯＢ４が６４ｋＷ×ｄｏｂ＿４＝１２ｋＷとなる。これにより、各電源ユニット１０の可能個別電力ＳＯＰ１～４は、各実施個別電力ＰＯＢ１～４に対応でき、ＰＯＢｎ≦ＳＯＰｎが成立する。同じ条件の図４と比較した場合、電源ユニット１０＃１の実施個別電力が２５ｋＷから２０ｋＷに抑えられており、最大定格電力を超過する事態を回避でき、電源システムの安定動作が保たれる。

　このようにして、電力偏差に応じた充放電制御が可能となり、意図しないシステム障害を回避できる。

　なお電力偏差は、一定の周期で検出して、これに基づいて実施個別電力を更新することができる。これにより、刻々と時間変動する電池状態に合わせて、適切な充放電電力に調整することが可能となる。電力偏差の検出は、ユニット側制御部で行い、マスタ制御部１２０に送出することが好ましい。ただ、本発明は電力偏差を検出するタイミングは周期的な検出に限定するものでなく、任意のタイミングで行うこともできる。例えば、電力偏差が変化したと思われる事案の発生時としたり、また電力偏差の変化が少ないときは長期のスパンで検出を行い、変化が多いときは短期のスパンで検出する等、検出タイミングを可変としてもよい。また電力偏差等の測定方法は、電圧や電流の測定に限られず、他の方法も適宜利用できる。

　また図１の例では、マスタ制御部１２０で電力偏差を演算して、パワーコンディショナー１４０に指示する構成としているが、この構成に限られず、電力偏差は、システムコントローラやパワーコンディショナーで演算するように構成してもよい。あるいは、ユニット制御部側に、電力偏差の演算機能を持たせることもできる。例えば図６に示す変形例に係る電源システムでは、電源ユニット１０＃１のユニット制御部１２’が、電力偏差を演算する機能を備えており、マスタ制御部の役目を担っている。この場合は、マスタ制御部を不要とできる。

　本発明に係る電源システム及びパワーコンディショナーは、発電所などで用いる大型の蓄電装置やそのコントローラとして好適に利用できる。

１０００…電源システム
１…電池モジュール
１０、１０＃１～＃４、２１０、３１０、３１０＃１～＃４…電源ユニット
１１、２１１、３１１…電池集合体
１２、１２’、２１２、３１２…ユニット制御部（ＢＭＵ）
１４、２１４、３１４…スイッチ部
１００…制御システム
１２０…マスタ制御部（Ｍ－ＢＭＵ）
１４０、２４０、３４０…パワーコンディショナー
１６０…システムコントローラ
ＥＳ…電力系統

Claims

　複数の電源ユニットと、
　前記複数の電源ユニットを並列に接続した制御システムと
を備える電源システムであって、
　各電源ユニットは、
　　複数の二次電池セルを直列、及び並列に接続した電池集合体と、
　　前記電池集合体の充放電可能な電力に関する電池情報を取得して、前記制御システムに出力するユニット制御部と、
　　前記電源ユニットと制御システムとの接続、解除を切り替えるためのスイッチ部と
を備えており、
　前記制御システムは、
　　前記複数の電源ユニットと並列に接続され、かつ外部の電力系統と接続され、電力系統から電力を受けて前記複数の電源ユニットを充電し、かつ前記複数の電源ユニットから電力を受けて電力系統に放電するためのパワーコンディショナーと、
　　各電源ユニットのユニット制御部から出力される電池情報を収集するためのマスタ制御部と、
　　電源システムに要求される電力を電力指令として前記パワーコンディショナーに指示するためのシステムコントローラと
を備えており、
　前記パワーコンディショナーは、前記システムコントローラからの電力指令に従い、各電源ユニットに対する充放電を行う電力の総和である実施全体電力ＰＯＢ allを決定するにあたり、各ユニット制御部からの電池情報を前記マスタ制御部で収集して、各ユニット制御部で検出された電池情報に基づいて決定された、各電源ユニットの可能個別電力より決定される、電源ユニット全体の充放電可能な可能全体電力を、各電源ユニットの可能個別電力を超えない範囲に決定し、該演算された実施個別電力を超えることなく各電源ユニットの充放電を可能にするよう構成してなる電源システム。
　請求項１に記載の電源システムであって、
　前記マスタ制御部は、前記電源ユニット間の電力偏差を検出して、前記パワーコンディショナーに送出するよう構成してなる電源システム。
　請求項２に記載の電源システムであって、
　前記マスタ制御部は、あらかじめ設定された周期、あるいは電力変化を検出したタイミングで、前記電源ユニット間の電力偏差を検出し、これに基づいて実施個別電力を常に個別の最大充放電電力以下に抑制するよう構成してなる電源システム。
　請求項１～３のいずれか一項に記載の電源システムであって、
　前記ユニット制御部が、該ユニット制御部に接続された前記電池集合体の電池情報に基づいて、可能個別電力を決定するよう構成されてなる電源システム。
　請求項１～４のいずれか一項に記載の電源システムであって、
　前記マスタ制御部が、該マスタ制御部に接続された各ユニット制御部から送出される可能個別電力に基づいて、実施個別電力を決定するよう構成されてなる電源システム。
　請求項１～５のいずれか一項に記載の電源システムであって、
　前記マスタ制御部は、前記複数の電源ユニット＃１～＃ｎの内、（ｎ番目の実施個別電力ＰＯＢｎ）／（ｎ番目の可能個別電力ＳＯＰｎ）が最大となる電源ユニット＃ｍ（１≦ｍ≦ｎ）の比率を１として、各電源ユニットの電力偏差比率ＤＯＢｎを算出するよう構成してなる電源システム。
　請求項６に記載の電源システムであって、
　前記マスタ制御部は、可能全体電力を次式で決定するよう構成してなる電源システム。
　可能全体電力＝ＳＯＰｍ×（実施全体電力）／（ｍ番目の実施個別電力ＰＯＢｍ）
　ただし、
　上式２において、ＤＯＢｎは電力偏差比率を示す。ここでは、上記ＰＯＢｎ／ＳＯＰｎが最大となる電源ユニット＃ｍの比率を１として、各電源ユニットの電力偏差比率ＤＯＢｎを算出する。またｍは、ＰＯＢｎ／ＳＯＰｎが最大となる電源ユニットをｎ＝ｍとしている。
　請求項１～７のいずれか一項に記載の電源システムであって、
　前記パワーコンディショナーは、前記電源ユニットの内、可能個別電力が０となった電源ユニットの前記スイッチ部をＯＦＦとするよう構成してなる電源システム。
　請求項１～８のいずれか一項に記載の電源システムであって、
　前記スイッチ部は、充電スイッチ部と放電スイッチ部を備え、
　前記パワーコンディショナーは、前記電源ユニットの内、
　　充電可能個別電力が０となった前記電源ユニットの充電スイッチ部をＯＦＦとし、
　　放電可能個別電力が０となった前記電源ユニットの放電スイッチ部をＯＦＦとするように構成してなる電源システム。
　複数の電源ユニットを並列に接続した状態で、各電源ユニットの充放電を制御するよう構成された電源システムの制御システムであって、
　複数の電源ユニットと並列に接続され、かつ外部の電力系統と接続され、電力系統から電力を受けて複数の電源ユニットを充電し、かつ複数の電源ユニットから電力を受けて電力系統に放電するためのパワーコンディショナーと、
　各電源ユニットから出力される電池情報を収集するためのマスタ制御部と、
　電源システムに要求される電力を電力指令として前記パワーコンディショナーに指示するためのシステムコントローラと
を備えており、
　前記パワーコンディショナーは、各電源ユニットで検出された電池情報に基づいて決定された、各電源ユニットの可能個別電力より決定される、電源ユニット全体の充放電可能な可能全体電力に基づいて、各電源ユニット間の充放電電力の差を示す電力偏差に基づいて決定された、各電源ユニットの充放電を行う実施個別電力を超えることなく各電源ユニットの充放電を可能にするよう構成してなる制御システム。
　複数の電源ユニットと、前記複数の電源ユニットを並列に接続した制御システムとを備える電源システムにおける電力制御方法であって、
　前記制御システムが、電源システムに要求される電力を電力指令として受け取る工程と、
　各電源ユニットに含まれる、複数の二次電池セルを直列又は並列に接続した電池集合体の充放電可能な電力に関する電池情報を取得して、前記制御システムに出力する工程と、
　各電源ユニットの電池情報に基づいて、各電源ユニットを充放電可能な電力を示す可能個別電力と、前記複数の電源ユニットの全体として充放電可能な電力を示す可能全体電力と、各電源ユニット間の充放電電力の差を示す電力偏差を、それぞれ決定する工程と、
　前記決定された可能個別電力と、可能全体電力と、電力偏差と、電力指令に基づいて、各電源ユニットに対して充放電を行う電力である実施個別電力を、各電源ユニットの可能個別電力を超えない範囲に決定する工程と、
を含む電源システムの電力制御方法。