WO2022092109A1 - 蓄電装置、充電方法及びプログラム - Google Patents

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WO2022092109A1
WO2022092109A1 PCT/JP2021/039539 JP2021039539W WO2022092109A1 WO 2022092109 A1 WO2022092109 A1 WO 2022092109A1 JP 2021039539 W JP2021039539 W JP 2021039539W WO 2022092109 A1 WO2022092109 A1 WO 2022092109A1
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power storage
current value
soc
temperature
storage module
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剛至 久保谷
孝明 福島
雄也 石田
悠有希 小田
誠修 佐藤
雅博 馬場
洋光 三島
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京セラ株式会社
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • This disclosure relates to a power storage device, a charging method and a program.
  • a system that connects a distributed power source such as a power storage device to a grid is known.
  • the power storage device of such a system may be installed outdoors in a house and used as an emergency power source in the event of a disaster.
  • Patent Document 1 discloses a technique for extending the life of a battery by lowering the current value if the outside temperature is lower than a predetermined temperature when the sign of the second-order differential calculation value of the charging current changes.
  • the power storage device is A power storage module with multiple batteries connected to it, A temperature acquisition unit that acquires the temperature of the power storage module, and The SOC calculation unit that calculates the SOC of the power storage module, It includes a charge control unit that charges the power storage module with a current value set based on the acquired temperature, the calculated SOC, and the calculated current value.
  • the charging method is It is a charging method for a power storage module to which multiple batteries are connected. Acquiring the temperature of the power storage module To calculate the SOC of the power storage module and It includes charging the power storage module with a current value set based on the acquired temperature, the calculated SOC, and the calculated current value.
  • the program according to one embodiment is A program used to charge a power storage module to which multiple batteries are connected. On the computer Acquiring the temperature of the power storage module To calculate the SOC of the power storage module and Charging the power storage module with a current value set based on the acquired temperature and the calculated SOC is executed.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a power storage system including a power storage device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a state of charge of the battery by the charging method according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a current value setting table used in the charging method according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a charging method according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the result of charging the battery by the charging method according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing another example of the result of charging the battery by the charging method according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a state of charge of a battery by a conventional charging method.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a power storage system including a power storage device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a state of charge of the battery by the charging method according to the embodiment.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a current value setting table used in a conventional charging method.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a power storage system including a power storage device according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the coefficient used in the power storage device of FIG.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a power storage system 100 including a power storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the power storage system 100 is connected to the power system 60 and supplies power to the load 70 connected to the power system 60.
  • the load 70 may include any electrical device that consumes power, such as lighting, an air conditioner, or an information processing device.
  • the power storage system 100 stores the power supplied from the power system 60 in the power storage device 1.
  • the power storage system 100 includes a power control device 10 and a power storage device 1.
  • the number of power storage devices 1 included in the power storage system 100 is not limited. In the example of FIG. 1, the number of the power storage devices 1 included in the power storage system 100 is one, but it may be a plurality. The plurality of power storage devices 1 may be connected in parallel to the power control device 10.
  • the power storage device 1 is connected to the power system 60 and the load 70 via the power control device 10.
  • the power control device 10 is also referred to as a PCS (power conditioning system). Further, the power control device 10 may be referred to as a power conditioner.
  • the power control device 10 comprehensively controls the operation of the power storage system 100 to realize various functions.
  • the power control device 10 controls, for example, the input / output of electric power between the power storage device 1, the power system 60, and the load 70.
  • the power control device 10 converts, for example, the DC power supplied from the power storage device 1 into AC power and outputs the DC power to the power system 60 or the load 70.
  • the power storage device 1 stores the electric power supplied from the electric power system 60.
  • the power storage device 1 supplies the electric power stored in the load 70. Further, the power storage device 1 may supply power that can be sold to the power system 60.
  • the power storage device 1 can be provided, for example, outdoors in a house and used as an emergency power source in the event of a disaster. Further, the power storage device 1 can be used in a cold region.
  • the power storage device 1 includes a management module 2, a power storage module 3, and a temperature sensor 4.
  • the management module 2 includes a storage 21 and a controller 22.
  • the controller 22 includes a temperature acquisition unit 220, an SOC calculation unit 221 and a charge control unit 222.
  • FIG. 1 is an example.
  • the power storage device 1 does not have to include all of the components shown in FIG. Further, the power storage device 1 may include components other than those shown in FIG.
  • the power storage module 3 includes a plurality of batteries C1 to CM connected in series.
  • M is an integer of 2 or more.
  • M is 48 as an example.
  • the plurality of batteries C 1 to CM are secondary batteries having the same configuration. When indicating any one of a plurality of batteries C 1 to CM, it may be referred to as a battery CN . Further, the power storage module 3 may be referred to as a battery.
  • the management module 2 manages the power storage module 3. In particular, the management module 2 monitors the SOC (state of charge, charge rate) of the power storage module 3 and controls charge / discharge.
  • SOC state of charge, charge rate
  • the storage 21 stores programs and data as a storage unit.
  • the storage 21 may temporarily store the processing result of the controller 22.
  • the storage 21 may include any storage device such as a semiconductor storage device, an optical storage device and a magnetic storage device.
  • the semiconductor storage device may include, for example, a semiconductor memory.
  • the storage 21 may include a plurality of types of storage devices.
  • the storage 21 may include a combination of a portable storage medium such as a memory card and a reading device for the storage medium.
  • the data stored in the storage 21 includes the current value setting table.
  • the details of the current value setting table will be described later.
  • the controller 22 is, for example, a processor such as a CPU (central processing unit).
  • the controller 22 may be an integrated circuit such as a system-on-chip integrated with other components.
  • the controller 22 may be configured by combining a plurality of integrated circuits.
  • the controller 22 comprehensively controls the operation of the power storage device 1 to realize various functions.
  • the temperature acquisition unit 220 acquires the temperature of the power storage module 3 detected by the temperature sensor 4.
  • the temperature acquisition unit 220 may always acquire the temperature of the power storage module 3, or may intermittently acquire the temperature (for example, with an intermittent time of 1 to 600 seconds).
  • the acquired temperature is, but is not limited to, the temperature of the power storage module 3 itself.
  • the acquired temperature may be the operating environment temperature of the power storage module 3.
  • the operating environment temperature of the power storage module 3 may be the temperature inside the power storage device around the power storage module 3 or the temperature at the place where the power storage device 1 is arranged.
  • the SOC calculation unit 221 calculates the SOC of the power storage module 3.
  • a known method can be used for the calculation of SOC.
  • the SOC calculation unit 221 measures and integrates the current flowing through the battery to obtain the SOC.
  • the SOC calculation unit 221 acquires the voltage of the power storage module 3, calculates the OCV (Open Circuit Voltage, open circuit voltage) using the internal resistance of the battery CN, etc., and obtains the SOC from the OCV and the SOC - OCV curves. It's okay.
  • OCV Open Circuit Voltage, open circuit voltage
  • the charge control unit 222 controls the charge of the power storage module 3.
  • the charge control unit 222 charges the power storage module 3 with a current value set based on the temperature acquired by the temperature acquisition unit 220 and the SOC calculated by the SOC calculation unit 221. Further, the charge control unit 222 ends the charge of the power storage module 3 when the charge completion condition described later is satisfied.
  • the charge control unit 222 sets the current value by using the current value setting table acquired from the storage 21. The details of the charging method executed by the charging control unit 222 will be described later.
  • the charge control unit 222 may determine the timing to start charging the power storage module 3 based on the state of the SOC of the power storage module 3 or the command from the power control device 10.
  • the temperature sensor 4 detects the temperature of the power storage module 3.
  • the temperature sensor 4 is arranged in contact with or in the vicinity of the power storage module 3 to detect the temperature of the power storage module 3 itself.
  • the location of the temperature sensor 4 may differ depending on the temperature of the power storage module 3 used by the controller 22 for setting the current value. For example, when the air temperature at the place where the power storage device 1 is arranged is used in the calculation of the current value setting, the temperature sensor 4 may be arranged outside the power storage device 1 or at a position where the outside air is taken in.
  • the charge control unit 222 of the power storage device 1 charges the power storage module 3 with a current value set based on the temperature and the SOC.
  • the conventional charging method has the following problems.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a state of charge of the battery CN by a conventional charging method.
  • the first conventional charging method (hereinafter referred to as "first conventional method") charges a battery using the same current value as normal temperature even at a low temperature.
  • the normal temperature is, for example, 10 ° C. or higher.
  • the low temperature is, for example, less than 10 ° C.
  • the lower limit of the low temperature is, for example, ⁇ 20 ° C., but it may be another temperature, and the lower limit may not be set.
  • the characteristic curve Ca of FIG. 7 shows the state of the voltage and the SOC when the battery CN is charged by the first conventional method at a low temperature.
  • the charging end voltage V m is the voltage when the battery CN is fully charged.
  • the charge end voltage V m may be determined by subtracting the measurement error dV (for example, 0.02 V) from the upper limit voltage V max (for example, 3.57 V) determined by the battery CN.
  • the characteristic curve Ca when charging by the first conventional method at a low temperature, there is a problem that the SOC at the time of charging completion does not exceed the target of 90% but becomes about 70%. This is because the internal resistance of the battery increases due to the low temperature and the overvoltage d 0 increases, so that it is determined that the charge is completed when the charge amount is insufficient.
  • the characteristic curve Cocv in FIG. 7 shows the theoretical open circuit voltage and SOC states.
  • the second conventional charging method (hereinafter referred to as "second conventional method") charges the battery at a low temperature using a current value smaller than normal temperature.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a current value setting table used in the second conventional method.
  • the current value setting table is a table that defines the relationship between the temperature and SOC and the current value.
  • t 0 , t 1 , t 2 , t 3 , t 4 , t 5 and t 6 are, for example, ⁇ 20 ° C., ⁇ 10 ° C., ⁇ 5 ° C., 0 ° C., 5 ° C. and 10 ° C., respectively. °C.
  • the current value used for charging is determined depending on which of the plurality of categories the battery temperature (t) is classified into.
  • the current values I 01 to I 45 at low temperature are smaller than the current values I 56 at room temperature (t 5 ⁇ t ⁇ t 6 ). Further, for the current values I 01 to I 56 , I 01 ⁇ I 12 ⁇ I 23 ⁇ I 34 ⁇ I 45 ⁇ I 56 holds.
  • the characteristic curve C b in FIG. 7 shows the state of the voltage and the SOC when the battery CN is charged by the second conventional method at a low temperature.
  • the overvoltage d1 is suppressed by making the set current value smaller than the current value at room temperature. That is, in the second conventional method, the current value is reduced so that the voltage does not reach the charge end voltage V m until the SOC reaches 90% or more, which is the target.
  • the SOC at the time of charging completion can be set to 90% or more, which is the target, at a low temperature.
  • the current value during charging is always kept small, there is a problem that the charging time becomes long.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a charging state of the battery CN by the charging method according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a current value setting table used in the charging method according to the present embodiment.
  • the same reference numerals are used for the same elements as those in FIGS. 7 and 8, and the description thereof will be omitted.
  • the characteristic curve Cp in FIG. 2 shows the state of the voltage and the SOC when the battery CN is charged by the charging method according to the present embodiment.
  • the time until charging is completed is shortened by using a current value larger than that of the second conventional method, and the current value is changed so as to decrease as the SOC of the power storage module 3 increases.
  • the SOC at the time of charging completion can be set to 90% or more, which is the target.
  • the current value setting table divides not only the temperature but also the SOC into a plurality of parts, and the current value is determined according to the combination of the temperature and the SOC classification.
  • SOCs may be classified in approximately the same numerical range, but are not limited to this. In this embodiment, SOC is classified in the range of 11% or 12%. For example, the width ds of the SOC in FIG. 2 may be 11%.
  • the temperature may be classified in substantially the same numerical range, but is not limited to this. In this embodiment, the temperature is classified in the range of 1 ° C.
  • the charge control unit 222 classifies the SOC calculated by the SOC calculation unit 221 into one of a plurality of categories, and sets the current value according to the classified categories.
  • the charge control unit 222 has a second category when the temperature category acquired by the temperature acquisition unit 220 is the same and there is a first category for the SOC and a second category having a larger SOC.
  • the second current value corresponding to is set to be equal to or less than the first current value corresponding to the first category.
  • the second current I 1 d corresponding to the second SOC category “55% ⁇ SOC ⁇ 66%” is the SOC.
  • I 1c or less which is the first current corresponding to the first category “44% ⁇ SOC ⁇ 55%”.
  • the I 3e which is the second current corresponding to the second category “66% ⁇ SOC ⁇ 77%” of the SOC
  • % ⁇ SOC ⁇ 55% which is the first current, I 3c or less.
  • I ja ⁇ I jb ⁇ I jc ⁇ for the current values I ja , I jb , I jc , I jd , and I je with j as a parameter indicating any of the integers from 0 to 6.
  • I jd ⁇ I je holds.
  • this inequality it is excluded that the current values corresponding to all SOC categories are the same (corresponding to the second conventional method).
  • the charge control unit 222 classifies the temperature acquired by the temperature acquisition unit 220 into one of the plurality of categories, and sets the current value according to the classified categories. For example, when the temperature rises or falls during charging of the power storage module 3 and the temperature classification changes, the current value is set according to the temperature classification after the change.
  • the charge control unit 222 has a fourth category corresponding to the fourth category when the calculated SOC category is the same and there is a third category for the temperature and a fourth category having a lower temperature.
  • the current value of is set to be equal to or less than the third current value corresponding to the third category.
  • I 1b which is the second current corresponding to the fourth temperature category "t 1 "
  • I 2b which is the first current corresponding to the third category “t 2 ” of temperature.
  • I 3c which is the second current corresponding to the fourth temperature category "t 3 "
  • I 5c is the first current corresponding to “t 5 ”.
  • x is a parameter indicating any of ⁇ a, b, c, d, e ⁇ , and the current values are I 0x , I 1x , I 2x , I 3x , I 4x , I 5x , and I.
  • I 0x ⁇ I 1x ⁇ I 2x ⁇ I 3x ⁇ I 4x ⁇ I 5x ⁇ I 6x holds. However, in this inequality, it is excluded that the current values corresponding to all temperature categories are the same.
  • the charge control unit 222 acquires the SOC and temperature of the power storage module 3, determines the current value by the combination of these and the current value setting table, and charges the power storage module 3.
  • the characteristic curve Cp of the charging method according to the present embodiment is a wavy portion in which the voltage temporarily decreases when the SOC reaches a specific value with respect to the increase in the SOC of the power storage module 3. Have.
  • the specific value of the SOC where the voltage drops corresponds to the boundaries of the SOC division. In the example of FIG. 3, the specific values are, for example, 44%, 55%, 66% and the like.
  • the charge control unit 222 sets a lower current value. At this time, the voltage of the power storage module 3 drops. After that, the voltage of the power storage module 3 gradually increases due to a change in internal resistance due to an increase in the temperature inside the power storage module 3. Therefore, the characteristic curve Cp has a wavy portion.
  • the charging method according to the present embodiment uses a current value larger than that of the second conventional method. Therefore, the voltage can reach the charge end voltage Vm by the time the SOC reaches the target of 90% or more. However, in the charging method according to the present embodiment, the voltage drops when the SOC reaches a specific value. Therefore, even if the voltage temporarily reaches the charging end voltage Vm before the charging is completed, the state does not continue to the extent that it is determined that the charging is completed.
  • the SOC at the time of charging completion can be set to 90% or more, which is the target.
  • the boundary (voltage) of the SOC classification associated with the current value is It is preferable to provide a large number of (specific values of SOC to decrease).
  • the SOC is preferably classified in the range of at least 15% or less.
  • the SOC may be classified in the range of 11% or 12% as in the present embodiment. Further, the SOC may be classified in a narrower range (for example, a range of 8%).
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating the charging method according to the present embodiment.
  • the controller 22 of the power storage device 1 charges the power storage module 3 according to the flowchart shown in FIG.
  • the charge control unit 222 of the controller 22 acquires the current value setting table from the storage 21 (step S1).
  • the temperature acquisition unit 220 of the controller 22 acquires the temperature of the power storage module 3 from the temperature sensor 4 (step S2).
  • the SOC calculation unit 221 of the controller 22 acquires information necessary for calculation (for example, measured values of voltage and current of the battery CN ) from the power storage module 3 and calculates the SOC of the power storage module 3 (step S3).
  • the charge control unit 222 of the controller 22 sets the current value used for charging the power storage module 3 based on the temperature acquired by the temperature acquisition unit 220 and the SOC calculated by the SOC calculation unit 221 (step S4). At this time, the charge control unit 222 uses the above-mentioned current value setting table. The charge control unit 222 charges the power storage module 3 with the set current value.
  • the charge control unit 222 of the controller 22 ends the charge process when the charge completion condition is satisfied (Yes in step S5).
  • the charging completion condition may be that the state in which the measured value of the voltage of any of the batteries CN is the charging end voltage Vm continues for a certain period of time (for example, 60 minutes).
  • the charge control unit 222 may receive the measured value of the voltage of the battery CN acquired by the SOC calculation unit 221 and use it for determining the completion of charging.
  • the controller 22 returns to the process of step S2 when the charge completion condition is not satisfied (No in step S5).
  • Example 5 The above charging method was executed in the power storage device 1 according to the present embodiment, and the power storage module 3 was charged at a low temperature.
  • 5 and 6 show the results of charging the battery CN in experiments under different temperature conditions.
  • the embodiment in which the result is shown in FIG. 5 is referred to as a first embodiment.
  • the embodiment in which the result is shown in FIG. 6 is referred to as a second embodiment.
  • the temperature of the power storage module 3 was ⁇ 10 ° C., and the SOC before charging of the power storage module 3, that is, the SOC in the initial state was 10%.
  • CC shows a measured value of the current of the power storage module 3.
  • CV max indicates the measured value of the voltage of the battery CN that shows the maximum voltage when charging is completed.
  • CV min indicates the measured value of the voltage of the battery CN that indicates the minimum voltage when charging is completed.
  • CV avg indicates the average of the measured values of the voltages of all the batteries CN .
  • the SOC at the time of charging completion was 94.2%, which was 90% or more, which is the target.
  • the charging completion condition is that the state in which the voltage reaches the charging end voltage Vm continues for 60 minutes or more. Therefore, in the first embodiment, the erroneous determination of the completion of charging did not occur. In addition, the charging time was shortened to 1/2 or less as compared with the second conventional method.
  • the temperature of the power storage module 3 was ⁇ 15 ° C.
  • Other conditions are the same as in the first embodiment.
  • the SOC at the time of charging completion was 98.4%, which was 90% or more, which is the target.
  • the voltage of some batteries CN reached the charge end voltage Vm , but the duration was within 1 minute. Therefore, in the second embodiment, the erroneous determination of the completion of charging did not occur.
  • the charging time was shortened to 1/3 or less as compared with the second conventional method.
  • the power storage device 1 and the charging method according to the present embodiment enable sufficient charging even in a low temperature state by the above configuration and process. Further, the power storage device 1 and the charging method according to the present embodiment can significantly shorten the charging time as compared with the conventional charging method in which the battery is charged using a current value smaller than normal temperature at a low temperature.
  • each member, each means, each step, etc. can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and a plurality of means and / or steps, etc. can be combined or divided into one. It is possible.
  • the charge control unit 222 sets the current value according to the classified category, and sets the current value so that the current value decreases as the SOC increases even at room temperature.
  • the high internal resistance of the power storage module 3 becomes a problem especially at low temperatures. Therefore, the charge control unit 222 may set the current value to a predetermined value that does not depend on the SOC when the acquired temperature is larger than a predetermined threshold value (for example, 10 ° C.).
  • a predetermined threshold value for example, 10 ° C.
  • t 5 (10 ° C.) and t 6 (15 ° C.) in FIG. 3 are at room temperature.
  • I 5a , I 5b , I 5c , I 5d and I 5e in FIG. 3 may have the same value I 5 .
  • I 6a , I 6b , I 6c , I 6d , and I 6e in FIG. 3 may have the same value I 6 .
  • the value I 5 and the value I 6 may be the same.
  • the embodiment has been mainly described with respect to the apparatus and the method, the embodiment according to the present disclosure can also be realized as a program executed by a processor included in the apparatus or a storage medium on which the program is recorded. It should be understood that these are also included in the scope of this disclosure.
  • the management module 2 may be realized by a computer including a storage device such as a memory and a hard disk drive, a control device such as a CPU (central processing unit) and another processor.
  • the storage 21 may be realized by the storage device of the computer.
  • the controller 22 may be realized by a control device of a computer.
  • the program may be stored in storage and read from the controller when implemented.
  • the program stored in the storage 21 may include a program that causes the controller 22 to function as a temperature acquisition unit 220, an SOC calculation unit 221 and a charge control unit 222. Further, the controller 22 may execute instructions included in the program stored in the storage 21 to realize various functions. The controller 22 may realize the functions of the temperature acquisition unit 220, the SOC calculation unit 221 and the charge control unit 222 by executing the instruction of the program read from the storage 21.
  • the charge control unit 222 charges the power storage module 3 with a current value set based on the temperature and the SOC.
  • the set current value may be further set based on the temperature and the state quantity of the power storage module 3 different from the SOC.
  • the controller 22 may use a current value in consideration of SOH (States Of Health, soundness or deterioration degree) of the power storage module 3. That is, the charge control unit 222 may charge the power storage module 3 with a current value set based on the acquired temperature, the calculated SOC, and the calculated SOH.
  • SOH indicates the deteriorated state of the power storage module 3, and is calculated by the ratio of the current full charge capacity to the initial full charge capacity (or rated capacity).
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a power storage system 100 including a power storage device 1 according to another embodiment.
  • the controller 22 is different from the above embodiment (see FIG. 1) in that the controller 22 further includes the SOH calculation unit 223. Further, the charge control unit 222 adjusts the current value by using SOH. Since the elements other than these are the same as those in FIG. 1, the description thereof will be omitted.
  • the SOH calculation unit 223 calculates the SOH of the power storage module 3.
  • a known method can be used for the calculation of SOH.
  • the SOH calculation unit 223 may acquire information on the usage environment including the temperature and obtain the SOH of the power storage module 3 using a mathematical model of deterioration using the information on the usage environment as a parameter. Further, for example, the SOH calculation unit 223 may obtain the SOH by acquiring the discharge amount from the fully charged state to the complete discharge of the power storage module 3 and obtaining the ratio with the rated capacity.
  • the charge control unit 222 sets the current value using the current value setting table acquired from the storage 21 as described above, and the SOH value is set to the set current value (hereinafter referred to as the current value before adjustment). (Hereinafter referred to as Q SOH ) is multiplied by the coefficient ⁇ to adjust.
  • the power storage module 3 when the power storage module 3 deteriorates over time, the internal resistance of the battery becomes higher than in the initial stage (during manufacturing), and the overvoltage becomes higher, so that it may be determined that charging is completed with a charge amount smaller than in the initial stage. Therefore, it is preferable to adjust the power storage module 3 that has deteriorated over time so that the power storage module 3 is charged with a current value even smaller than that of the above embodiment, especially at a low temperature.
  • the degree of deterioration of the power storage module 3 over time can be known from SOH.
  • the power storage device 1 according to another embodiment is charged with the adjusted current value Iadj , whereby even the power storage module 3 having deterioration over time can be sufficiently charged in a low temperature state.
  • Q SOH is a value of 1 or less. For example, if the power storage module 3 is not deteriorated so much and the SOH is 90%, the Q SOH is 0.9. For example, if the power storage module 3 is deteriorating and the SOH is 40%, the Q SOH is 0.4.
  • the coefficient ⁇ is introduced so that the adjusted current value does not become excessively small (that is, the charging time becomes long), particularly when the power storage module 3 is being deteriorated.
  • the coefficient ⁇ is a value larger than 1.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the coefficient ⁇ .
  • the coefficient ⁇ is set according to the temperature (t) of the battery.
  • T 1 ⁇ T 2 ⁇ T 3 ⁇ T 4 ⁇ T 5 ⁇ T 6 ⁇ T 7 ⁇ T 8 ⁇ T 9 ⁇ T 10 holds.
  • the values of the coefficients ⁇ , ⁇ 0 to ⁇ 10 1 ⁇ 0 ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 3 ⁇ 4 ⁇ 5 ⁇ 6 ⁇ 7 ⁇ 8 ⁇ 9 ⁇ 10 It holds.
  • T 1 may be at 15 ° C.
  • the coefficient ⁇ is set to ⁇ 0 when the battery temperature (t) is less than 15 ° C.
  • ⁇ 0 may be 1.1 as a specific example. For example, if Q SOH is 0.9, (Q SOH ⁇ ⁇ ) is 0.99. Further, if the deterioration of the power storage module 3 is progressing and the Q SOH is 0.4, (Q SOH ⁇ ⁇ ) is 0.44. At this time, the adjusted current value ( Iadj ) is set to be smaller than half of the current value according to the current value setting table. By adjusting the current value according to the SOH in this way, even the power storage module 3 having deterioration over time can be sufficiently charged in a low temperature state.
  • T 10 may be 24 ° C.
  • the coefficient ⁇ is set to ⁇ 10 .
  • ⁇ 10 may be 2.0 as a specific example.
  • Q SOH is larger than 0.5
  • the charging current value is set according to the current value setting table as in the above embodiment.
  • the descriptions such as “first” and “second” are identifiers for distinguishing the configuration.
  • the configurations distinguished by the descriptions such as “first” and “second” in the present disclosure can exchange numbers in the configurations. The exchange of identifiers takes place at the same time. Even after exchanging identifiers, the configuration is distinguished. The identifier may be deleted. Configurations with the identifier removed are distinguished by a code. Based solely on the description of identifiers such as “first” and “second” in the present disclosure, it shall not be used as an interpretation of the order of the configurations or as a basis for the existence of identifiers with smaller numbers.
  • the 17 international goals adopted at the United Nations Summit in September 2015 include the "Sustainable Development Goals (SDGs)".
  • SDGs Sudinable Development Goals
  • the power storage device 1 and the power storage method according to one embodiment are, for example, "7. Energy for everyone and clean", “9. Let's lay the foundation for industry and technological innovation", and ". 11. It can contribute to the achievement of goals such as "creating a town where people can continue to live”.

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Abstract

低温状態でも十分な充電を可能にする蓄電装置、充電方法及びプログラムが提供される。蓄電装置（１）は、複数の電池（Ｃ１～ＣＭ）が接続された蓄電モジュール（３）と、蓄電モジュール（３）の温度を取得する温度取得部（２２０）と、蓄電モジュール（３）のＳＯＣ（ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｃｈａｒｇｅ、充電率）を計算するＳＯＣ計算部（２２１）と、取得された温度と、計算されたＳＯＣと、に基づいて設定する電流値で蓄電モジュール（３）を充電する充電制御部（２２２）と、を備える。

Description

蓄電装置、充電方法及びプログラム 関連出願の相互参照
　本出願は、日本国特許出願２０２０－１７９８４７号（２０２０年１０月２７日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
　本開示は、蓄電装置、充電方法及びプログラムに関する。
　蓄電装置のような分散型電源を系統に連系させるシステムが知られている。このようなシステムの蓄電装置は、住宅の屋外に設けられて、災害時の非常用電源として使用されることがある。
　蓄電装置が備える二次電池は、高温及び低温において劣化が大きくなりやすいことが知られている。例えば特許文献１は、充電電流の２階微分計算値の符号の正負が変化した場合に、外界温度が所定温度より低ければ電流値を下げて、電池の寿命を延長させる技術を開示する。
国際公開第２０１７／０１３８２３号
　一実施形態に係る蓄電装置は、
　複数の電池が接続された蓄電モジュールと、
　前記蓄電モジュールの温度を取得する温度取得部と、
　前記蓄電モジュールのＳＯＣを計算するＳＯＣ計算部と、
　取得された前記温度と、計算された前記ＳＯＣと、に基づいて設定する電流値で前記蓄電モジュールを充電する充電制御部と、を備える。
　一実施形態に係る充電方法は、
　複数の電池が接続された蓄電モジュールの充電方法であって、
　前記蓄電モジュールの温度を取得することと、
　前記蓄電モジュールのＳＯＣを計算することと、
　取得された前記温度と、計算された前記ＳＯＣと、に基づいて設定する電流値で前記蓄電モジュールを充電することと、を含む。
　一実施形態に係るプログラムは、
　複数の電池が接続された蓄電モジュールの充電に用いられるプログラムであって、
　コンピュータに、
　前記蓄電モジュールの温度を取得することと、
　前記蓄電モジュールのＳＯＣを計算することと、
　取得された前記温度と、計算された前記ＳＯＣと、に基づいて設定する電流値で前記蓄電モジュールを充電することと、を実行させる。
図１は、一実施形態に係る蓄電装置を備える蓄電システムの構成例を示す図である。 図２は、一実施形態に係る充電方法による電池の充電状態を例示する図である。 図３は、一実施形態に係る充電方法で用いられる電流値設定テーブルを例示する図である。 図４は、一実施形態に係る充電方法を例示するフローチャートである。 図５は、一実施形態に係る充電方法による電池の充電の結果の一例を示す図である。 図６は、一実施形態に係る充電方法による電池の充電の結果の別の例を示す図である。 図７は、従来の充電方法による電池の充電状態を例示する図である。 図８は、従来の充電方法で用いられる電流値設定テーブルを例示する図である。 図９は、別の実施形態に係る蓄電装置を備える蓄電システムの構成例を示す図である。 図１０は、図９の蓄電装置で用いられる係数を説明するための図である。
（蓄電システムの構成）
　図１は、本開示の一実施形態に係る蓄電装置１を備える蓄電システム１００の構成例を示す図である。蓄電システム１００は、電力系統６０に接続され、電力系統６０に接続された負荷７０に電力を供給する。負荷７０は、例えば照明、エアーコンディショナ又は情報処理装置などの電力を消費する任意の電気機器が含まれ得る。蓄電システム１００は、電力系統６０から供給される電力を蓄電装置１に蓄積する。
　蓄電システム１００は、電力制御装置１０と、蓄電装置１と、を備える。蓄電システム１００が備える蓄電装置１の数は限定されない。図１の例において、蓄電システム１００が備える蓄電装置１の数は１つであるが、複数であり得る。複数の蓄電装置１は、電力制御装置１０に対して並列に接続されてよい。蓄電装置１は、電力制御装置１０を介して電力系統６０及び負荷７０と接続される。
　電力制御装置１０はＰＣＳ（ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ）ともいう。また、電力制御装置１０はパワーコンディショナと称されることがある。電力制御装置１０は、蓄電システム１００の動作を統括的に制御して各種の機能を実現する。電力制御装置１０は、例えば蓄電装置１、電力系統６０及び負荷７０の間の電力の入出力を制御する。電力制御装置１０は、例えば蓄電装置１から供給された直流電力を交流電力に変換して電力系統６０又は負荷７０に出力する。
　蓄電装置１は、電力系統６０から供給された電力を蓄積する。蓄電装置１は負荷７０に蓄積した電力を供給する。また、蓄電装置１は売電可能な電力を電力系統６０に供給してよい。蓄電装置１は、例えば住宅の屋外に設けられて、災害時の非常用電源として使用され得る。また、蓄電装置１は寒冷地で使用され得る。
（蓄電装置の構成）
　本実施形態に係る蓄電装置１は、管理モジュール２と、蓄電モジュール３と、温度センサ４と、を備える。管理モジュール２は、ストレージ２１と、コントローラ２２と、を備える。コントローラ２２は、温度取得部２２０と、ＳＯＣ計算部２２１と、充電制御部２２２と、を備える。図１は例示である。蓄電装置１は図１に示す構成要素の全てを含まなくてよい。また、蓄電装置１は図１に示す以外の構成要素を備えてよい。
　蓄電モジュール３は、直列に接続された複数の電池Ｃ１～ＣＭを備える。Ｍは２以上の整数である。Ｍは一例として４８である。本実施形態において、複数の電池Ｃ１～ＣＭは、それぞれ同じ構成の二次電池である。複数の電池Ｃ１～ＣＭのうちの任意の１つを示す場合に、電池ＣＮと表記することがある。また、蓄電モジュール３を電池と称することがある。
　管理モジュール２は蓄電モジュール３を管理する。特に、管理モジュール２は、蓄電モジュール３のＳＯＣ（ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｃｈａｒｇｅ、充電率）を監視して、充放電を制御する。
　ストレージ２１は、記憶部としてプログラム及びデータを記憶する。ストレージ２１は、コントローラ２２の処理結果を一時的に記憶してよい。ストレージ２１は、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス及び磁気記憶デバイスなどの任意の記憶デバイスを含んでよい。半導体記憶デバイスは例えば半導体メモリを含んでよい。ストレージ２１は、複数の種類の記憶デバイスを含んでよい。ストレージ２１は、メモリカードなどの可搬の記憶媒体と、記憶媒体の読み取り装置との組み合わせを含んでよい。
　本実施形態において、ストレージ２１に記憶されるデータは電流値設定テーブルを含む。電流値設定テーブルの詳細については後述する。
　コントローラ２２は、例えばＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｕｎｉｔ）などのプロセッサである。コントローラ２２は、他の構成要素が統合されたシステムオンチップなどの集積回路であってよい。コントローラ２２は、複数の集積回路を組み合わせて構成されてよい。コントローラ２２は、蓄電装置１の動作を統括的に制御して各種の機能を実現する。
　温度取得部２２０は、温度センサ４によって検出される蓄電モジュール３の温度を取得する。温度取得部２２０は、常に蓄電モジュール３の温度を取得してよいし、間欠的に（例えば１～６００秒の間欠時間で）温度を取得してよい。本実施形態において、取得される温度は、蓄電モジュール３自体の温度であるが、これに限定されない。別の例として、取得される温度は、蓄電モジュール３の動作環境温度であってよい。蓄電モジュール３の動作環境温度は、蓄電モジュール３の周囲の蓄電装置内の温度であってよいし、蓄電装置１が配置されている場所の気温であってよい。
　ＳＯＣ計算部２２１は、蓄電モジュール３のＳＯＣを計算する。ＳＯＣの計算は、公知の手法を用いることができる。例えば、ＳＯＣ計算部２２１は、電池に流れた電流を測定・積算してＳＯＣを求める。また、ＳＯＣ計算部２２１は、蓄電モジュール３の電圧を取得し、電池ＣＮの内部抵抗などを用いてＯＣＶ（Ｏｐｅｎ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｖｏｌｔａｇｅ、開路電圧）を計算し、ＯＣＶとＳＯＣ－ＯＣＶ曲線からＳＯＣを求めてよい。
　充電制御部２２２は、蓄電モジュール３の充電を制御する。充電制御部２２２は、温度取得部２２０によって取得された温度と、ＳＯＣ計算部２２１によって計算されたＳＯＣと、に基づいて設定する電流値で蓄電モジュール３を充電する。また、充電制御部２２２は、後述する充電完了条件が満たされた場合に、蓄電モジュール３の充電を終了する。本実施形態において、充電制御部２２２は、ストレージ２１から取得した電流値設定テーブルを用いて、電流値を設定する。充電制御部２２２が実行する充電方法の詳細については後述する。ここで、充電制御部２２２は、蓄電モジュール３のＳＯＣの状態又は電力制御装置１０からの指令に基づいて、蓄電モジュール３の充電を開始するタイミングを決定してよい。
　温度センサ４は、蓄電モジュール３の温度を検出する。本実施形態において、温度センサ４は、蓄電モジュール３に接して又は近傍に配置されて、蓄電モジュール３自体の温度を検出する。ここで、温度センサ４は、コントローラ２２が電流値設定に用いる蓄電モジュール３の温度によって、配置される場所が異なってよい。例えば、蓄電装置１の配置場所の気温が電流値設定の計算で用いられる場合に、温度センサ４は、蓄電装置１の外部又は外気を取り込む位置に配置されてよい。
（充電方法）
　上記のように、蓄電装置１の充電制御部２２２は、温度とＳＯＣとに基づいて設定する電流値で蓄電モジュール３を充電する。ここで、従来の充電方法は以下のような問題があった。
　図７は、従来の充電方法による電池ＣＮの充電状態を例示する図である。第１の従来の充電方法（以下「第１の従来方法」という）は、低温でも、常温と同じ電流値を用いて電池の充電を行う。ここで、常温は例えば１０℃以上である。低温は例えば１０℃未満である。低温の下限は例えば－２０℃であるが、別の温度であってよいし、下限が定められなくてよい。
　図７の特性曲線Ｃａは、低温において第１の従来方法によって電池ＣＮを充電した場合の電圧及びＳＯＣの状態を示す。ここで、充電末電圧Ｖｍは電池ＣＮが満充電のときの電圧である。電池ＣＮが充電される場合に、検出される電圧が充電末電圧Ｖｍとなった状態が一定時間（例えば６０分）続くと充電完了と判定される。充電末電圧Ｖｍは、電池ＣＮによって定められている上限電圧Ｖｍａｘ（例えば３．５７Ｖ）から計測誤差ｄＶ（例えば０．０２Ｖ）を減じて定められてよい。特性曲線Ｃａに示されるように、低温において第１の従来方法によって充電すると、充電完了時のＳＯＣが目標である９０％以上にならずに７０％程度になる問題がある。これは、低温によって電池の内部抵抗が高くなり、過電圧ｄ０が高くなることで、充電量が不十分な状態で充電完了と判定されるためである。ここで、図７の特性曲線Ｃｏｃｖは、理論上の開路電圧及びＳＯＣの状態を示す。
　第２の従来の充電方法（以下「第２の従来方法」という）は、低温において、常温より小さい電流値を用いて電池の充電を行う。図８は、第２の従来方法で用いられる電流値設定テーブルを例示する図である。電流値設定テーブルは、温度及びＳＯＣと、電流値との関係を定めるテーブルである。図８において、ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５及びｔ６は、例えばそれぞれ－２０℃、－１０℃、－５℃、０℃、５℃、１０℃及び１５℃である。第２の従来方法では、電池の温度（ｔ）が複数の区分のどれに分類されるかによって、充電に用いられる電流値が決定される。低温における電流値Ｉ０１～Ｉ４５は、常温（ｔ５≦ｔ＜ｔ６）における電流値Ｉ５６より小さい。また、電流値Ｉ０１～Ｉ５６について、Ｉ０１＜Ｉ１２＜Ｉ２３＜Ｉ３４＜Ｉ４５＜Ｉ５６が成り立つ。
　図７の特性曲線Ｃｂは、低温において第２の従来方法によって電池ＣＮを充電した場合の電圧及びＳＯＣの状態を示す。第２の従来方法では、低温によって電池の内部抵抗が高くなるところ、設定する電流値を常温の電流値より小さくすることによって過電圧ｄ１を抑えている。つまり、第２の従来方法では、ＳＯＣが目標である９０％以上になるまで電圧が充電末電圧Ｖｍに達することがないように、電流値を小さくする。特性曲線Ｃｂに示されるように、第２の従来方法による充電では、低温において充電完了時のＳＯＣを目標である９０％以上にすることができる。しかし、充電中の電流値が常に小さい状態に保たれるため、充電時間が長くなるという問題がある。
　このような従来の充電方法の問題に対して、本実施形態に係る蓄電装置１の充電制御部２２２は、温度とＳＯＣとに基づいて充電中に電流値を変化させて、蓄電モジュール３を充電する。図２は、本実施形態に係る充電方法による電池ＣＮの充電状態を例示する図である。また、図３は、本実施形態に係る充電方法で用いられる電流値設定テーブルを例示する図である。図２及び図３において、図７及び図８と同じ要素については同じ符号を用いているため、説明を省略する。
　図２の特性曲線Ｃｐは、本実施形態に係る充電方法によって電池ＣＮを充電した場合の電圧及びＳＯＣの状態を示す。本実施形態に係る充電方法は、第２の従来方法より大きい電流値を用いることによって充電完了までの時間を早めながら、蓄電モジュール３のＳＯＣが上昇するに従って電流値が小さくなるように変化させて、充電完了時のＳＯＣを目標である９０％以上にすることができる。
　図３に示すように、本実施形態において、電流値設定テーブルは温度だけでなくＳＯＣを複数に区分しており、温度及びＳＯＣの区分の組み合わせに応じて電流値が定められる。ＳＯＣは、ほぼ同じ数値範囲で区分されてよいが、これに限定されない。本実施形態において、ＳＯＣは１１％又は１２％の範囲で区分される。例えば図２のＳＯＣの幅ｄｓは１１％であってよい。また、温度は、ほぼ同じ数値範囲で区分されてよいが、これに限定されない。本実施形態において、温度は１℃の範囲で区分される。
　蓄電モジュール３の充電において、充電制御部２２２は、ＳＯＣ計算部２２１によって計算されたＳＯＣを複数の区分のうちの１つに分類し、分類された区分に応じて電流値を設定する。ここで、充電制御部２２２は、温度取得部２２０によって取得された温度の区分が同じであって、ＳＯＣについて第１の区分とＳＯＣがより大きい第２の区分がある場合に、第２の区分に対応する第２の電流値を、第１の区分に対応する第１の電流値以下に設定する。図３を用いて説明すると、例えば温度の区分がｔ１である場合に、ＳＯＣの第２の区分「５５％≦ＳＯＣ＜６６％」に対応する第２の電流であるＩ１ｄは、ＳＯＣの第１の区分「４４％≦ＳＯＣ＜５５％」に対応する第１の電流であるＩ１ｃ以下である。また、例えば温度の区分がｔ３である場合に、ＳＯＣの第２の区分「６６％≦ＳＯＣ＜７７％」に対応する第２の電流であるＩ３ｅは、ＳＯＣの第１の区分「４４％≦ＳＯＣ＜５５％」に対応する第１の電流であるＩ３ｃ以下である。図３の例では、ｊを０から６の整数のいずれかを示すパラメータとして、電流値であるＩｊａ、Ｉｊｂ、Ｉｊｃ、Ｉｊｄ及びＩｊｅについて、Ｉｊａ≧Ｉｊｂ≧Ｉｊｃ≧Ｉｊｄ≧Ｉｊｅが成り立つ。ただし、この不等式において、全てのＳＯＣの区分に対応する電流値が同一であること（第２の従来方法に相当）は除かれる。
　また、充電制御部２２２は、温度取得部２２０によって取得された温度を複数の区分のうちの１つに分類し、分類された区分に応じて電流値を設定する。例えば蓄電モジュール３の充電中に温度が上昇又は低下して温度の区分が変わった場合には、変わった後の温度の区分に応じた電流値が設定される。ここで、充電制御部２２２は、計算されたＳＯＣの区分が同じであって、温度について第３の区分と温度がより低い第４の区分がある場合に、第４の区分に対応する第４の電流値を、第３の区分に対応する第３の電流値以下に設定する。図３を用いて説明すると、例えばＳＯＣの区分が「１１％≦ＳＯＣ＜２２％」である場合に、温度の第４の区分「ｔ１」に対応する第２の電流であるＩ１ｂは、温度の第３の区分「ｔ２」に対応する第１の電流であるＩ２ｂ以下である。また、例えばＳＯＣの区分が「４４％≦ＳＯＣ＜５５％」である場合に、温度の第４の区分「ｔ３」に対応する第２の電流であるＩ３ｃは、温度の第３の区分「ｔ５」に対応する第１の電流であるＩ５ｃ以下である。図３の例では、ｘを｛ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ｝のいずれかを示すパラメータとして、電流値であるＩ０ｘ、Ｉ１ｘ、Ｉ２ｘ、Ｉ３ｘ、Ｉ４ｘ、Ｉ５ｘ及びＩ６ｘについて、Ｉ０ｘ≦Ｉ１ｘ≦Ｉ２ｘ≦Ｉ３ｘ≦Ｉ４ｘ≦Ｉ５ｘ≦Ｉ６ｘが成り立つ。ただし、この不等式において、全ての温度の区分に対応する電流値が同一であることは除かれる。
　充電制御部２２２は、蓄電モジュール３のＳＯＣ及び温度を取得して、これらの組み合わせと電流値設定テーブルとによって電流値を決定して、蓄電モジュール３を充電する。図２に示すように、本実施形態に係る充電方法の特性曲線Ｃｐは、蓄電モジュール３のＳＯＣの上昇に対して、ＳＯＣが特定の値になると電圧が一時的に低下する、波状の部分を有する。電圧が低下するＳＯＣの特定の値は、ＳＯＣの区分の境界に対応する。図３の例において、特定の値は例えば４４％、５５％、６６％などである。充電中にＳＯＣが上昇して区分が切り替わると、充電制御部２２２によって、より低い電流値が設定される。このとき、蓄電モジュール３の電圧が低下する。その後、蓄電モジュール３の内部の温度上昇による内部抵抗の変化などによって、蓄電モジュール３の電圧が徐々に高くなる。そのため、特性曲線Ｃｐは波状の部分を有する。
　ここで、上記のように、電池ＣＮの充電において、検出される電圧が充電末電圧Ｖｍとなった状態が一定時間続くと充電完了と判定される。充電完了までの時間を早めるために、本実施形態に係る充電方法は、第２の従来方法より大きい電流値を用いる。そのため、ＳＯＣが目標である９０％以上になるまでに、電圧は充電末電圧Ｖｍに達し得る。しかし、本実施形態に係る充電方法では、ＳＯＣが特定の値になると電圧が低下する。そのため、充電完了前に一時的に電圧が充電末電圧Ｖｍとなっても、充電完了と判定される程度にその状態が継続することはない。よって、本実施形態に係る充電方法は、充電完了時のＳＯＣを目標である９０％以上にすることができる。ここで、電圧が一時的に充電末電圧Ｖｍになった状態を継続させないため、すなわち、充電完了の誤判定を避ける効果を高めるため、電流値と対応付けられるＳＯＣの区分の境界（電圧が低下するＳＯＣの特定の値）を多く設けることが好ましい。ＳＯＣは少なくとも１５％以下の範囲で区分されることが好ましい。例えば、ＳＯＣは本実施形態のように１１％又は１２％の範囲で区分されてよい。また、ＳＯＣはさらに狭い範囲（例えば８％の範囲）で区分されてよい。
（蓄電方法）
　図４は、本実施形態に係る充電方法を例示するフローチャートである。蓄電装置１のコントローラ２２は、図４に示されるフローチャートに従って、蓄電モジュール３を充電する。
　コントローラ２２の充電制御部２２２は、ストレージ２１から電流値設定テーブルを取得する（ステップＳ１）。
　コントローラ２２の温度取得部２２０は、温度センサ４から蓄電モジュール３の温度を取得する（ステップＳ２）。
　コントローラ２２のＳＯＣ計算部２２１は、蓄電モジュール３から計算に必要な情報（例えば電池ＣＮの電圧及び電流の測定値）を取得し、蓄電モジュール３のＳＯＣを計算する（ステップＳ３）。
　コントローラ２２の充電制御部２２２は、温度取得部２２０によって取得された温度とＳＯＣ計算部２２１によって計算されたＳＯＣとに基づいて、蓄電モジュール３の充電に用いる電流値を設定する（ステップＳ４）。このとき、充電制御部２２２は、上記の電流値設定テーブルを用いる。充電制御部２２２は、設定した電流値で蓄電モジュール３を充電する。
　コントローラ２２の充電制御部２２２は、充電完了条件が満たされた場合に（ステップＳ５のＹｅｓ）、充電の処理を終了する。ここで、充電完了条件は、いずれかの電池ＣＮの電圧の測定値が充電末電圧Ｖｍとなった状態が一定時間（例えば６０分）続くことであってよい。充電制御部２２２は、ＳＯＣ計算部２２１が取得する電池ＣＮの電圧の測定値を受け取って、充電完了の判定に用いてよい。
　コントローラ２２は、充電完了条件が満たされない場合に（ステップＳ５のＮｏ）、ステップＳ２の処理に戻る。
（実施例）
　本実施形態に係る蓄電装置１で上記の充電方法が実行されて、低温における蓄電モジュール３の充電が行われた。図５及び図６は、それぞれ異なる温度条件の実験における電池ＣＮの充電の結果を示す。以下において、図５に結果が示される実施例は第１の実施例と称される。また、図６に結果が示される実施例は第２の実施例と称される。
　第１の実施例では、蓄電モジュール３の温度が－１０℃であって、蓄電モジュール３の充電前のＳＯＣすなわち初期状態のＳＯＣが１０％であった。図５において、ＣＣは蓄電モジュール３の電流の測定値を示す。ＣＶｍａｘは電池ＣＮのうち充電完了時に最大電圧を示したものの電圧の測定値を示す。ＣＶｍｉｎは電池ＣＮのうち充電完了時に最小電圧を示したものの電圧の測定値を示す。ＣＶａｖｇは全ての電池ＣＮの電圧の測定値の平均を示す。第１の実施例では、充電完了時のＳＯＣが９４．２％であって、目標である９０％以上であった。ここで、図５のＰで示すように、ＳＯＣが１９％のときにいくつかの電池ＣＮの電圧が充電末電圧Ｖｍに達した。電圧が充電末電圧Ｖｍに達した状態が５分継続した後に、ＳＯＣが２２％に達して電圧が低下した。ここで、充電完了条件は、電圧が充電末電圧Ｖｍに達した状態が６０分以上継続することである。そのため、第１の実施例で充電完了の誤判定が生じることはなかった。また、充電時間は、第２の従来方法と比べて１／２以下に短縮された。
　第２の実施例では、蓄電モジュール３の温度が－１５℃であった。それ以外の条件は第１の実施例と同じである。第２の実施例では、充電完了時のＳＯＣが９８．４％であって、目標である９０％以上であった。ここで、図６に示すように、いくつかの電池ＣＮの電圧が充電末電圧Ｖｍに達したが、その継続時間は１分以内であった。そのため、第２の実施例で充電完了の誤判定が生じることはなかった。また、充電時間は、第２の従来方法と比べて１／３以下に短縮された。
　実施例の結果から明らかなように、本実施形態に係る蓄電装置１及び充電方法は、上記の構成及び工程によって、低温状態でも十分な充電を可能にする。また、本実施形態に係る蓄電装置１及び充電方法は、低温において常温より小さい電流値を用いて電池の充電を行う従来の充電方法と比べても、大幅に充電時間を短縮することができる。
　実施形態を諸図面及び実施例に基づき説明したが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本開示の範囲に含まれることに留意すべきである。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段及び／又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
　上記の実施形態において、充電制御部２２２は、分類された区分に応じて電流値を設定し、常温においてもＳＯＣが大きくなると、電流値が小さくなるように設定する。ここで、蓄電モジュール３の高い内部抵抗が問題となるのは、特に低温の場合である。そのため、充電制御部２２２は、取得された温度が所定の閾値（例えば１０℃）より大きい場合に、電流値を、ＳＯＣによらない所定値に設定してよい。例えば、図３のｔ５（１０℃）及びｔ６（１５℃）は常温である。図３のＩ５ａ、Ｉ５ｂ、Ｉ５ｃ、Ｉ５ｄ及びＩ５ｅは同じ値Ｉ５であってよい。また、図３のＩ６ａ、Ｉ６ｂ、Ｉ６ｃ、Ｉ６ｄ、Ｉ６ｅは同じ値Ｉ６であってよい。さらに値Ｉ５と値Ｉ６とが同じであってよい。
　実施形態について装置及び方法を中心に説明してきたが、本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行されるプログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
　例えば、管理モジュール２は、例えばメモリ及びハードディスクドライブなどの記憶装置、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｕｎｉｔ）及び他のプロセッサなどの制御装置を備えるコンピュータで実現されてよい。このとき、ストレージ２１はコンピュータの記憶装置で実現されてよい。また、コントローラ２２は、コンピュータの制御装置で実現されてよい。プログラムは記憶装置に記憶されて、実施される場合に制御装置から読みだされてよい。
　ストレージ２１に記憶されるプログラムは、コントローラ２２を温度取得部２２０、ＳＯＣ計算部２２１及び充電制御部２２２として機能させるものを含んでよい。また、コントローラ２２は、ストレージ２１に記憶されているプログラムに含まれる命令を実行して各種機能を実現してよい。コントローラ２２は、ストレージ２１から読み込んだプログラムの命令を実行することによって、温度取得部２２０、ＳＯＣ計算部２２１及び充電制御部２２２の機能を実現してよい。
　また、上記の実施形態において、充電制御部２２２は、温度及びＳＯＣ基づいて設定される電流値で蓄電モジュール３を充電する。ここで、設定される電流値は、さらに温度、ＳＯＣと異なる蓄電モジュール３の状態量に基づいて設定されてよい。例えば別の実施形態として、コントローラ２２は、蓄電モジュール３のＳＯＨ（Ｓｔａｔｅｓ　Ｏｆ　Ｈｅａｌｔｈ、健全度又は劣化度）を考慮した電流値を用いてよい。つまり、充電制御部２２２は、取得された温度と、計算されたＳＯＣと、計算されたＳＯＨと、に基づいて設定する電流値で蓄電モジュール３を充電してよい。ここで、ＳＯＨは、蓄電モジュール３の劣化状態を示し、初期の満充電容量（又は定格容量）に対する現在の満充電容量の比で計算される。以下に、別の実施形態についての詳細が説明される。
　図９は、別の実施形態に係る蓄電装置１を備える蓄電システム１００の構成例を示す図である。上記の実施形態（図１参照）と比べて、コントローラ２２が、さらにＳＯＨ計算部２２３を備えることが異なる。また、充電制御部２２２は、ＳＯＨを用いて電流値を調整する。これら以外の要素については、図１と同じであるため、説明を省略する。
　ＳＯＨ計算部２２３は、蓄電モジュール３のＳＯＨを計算する。ＳＯＨの計算は、公知の手法を用いることができる。例えばＳＯＨ計算部２２３は、温度を含む使用環境の情報を取得して、使用環境の情報をパラメータとする劣化の数式モデルを用いて蓄電モジュール３のＳＯＨを求めてよい。また、例えばＳＯＨ計算部２２３は、蓄電モジュール３を満充電の状態から完全に放電するまでの放電量を取得して、定格容量との比を求めることによってＳＯＨを求めてよい。
　また、充電制御部２２２は、上記のようにストレージ２１から取得した電流値設定テーブルを用いて電流値を設定するが、その設定した電流値（以下、調整前の電流値という）にＳＯＨの値（以下、ＱＳＯＨと表記する）と、係数αと、を乗じて調整する。別の実施形態においては、調整後の電流値が、蓄電モジュール３の充電に用いられる電流値となる。調整前の電流値をＩとすると、調整後の電流値であるＩａｄｊは、Ｉａｄｊ＝Ｉ×（ＱＳＯＨ×α）によって計算される。
　ただし、（ＱＳＯＨ×α）が１を超える場合には、（ＱＳＯＨ×α）が１に設定される。換言すると、（ＱＳＯＨ×α）が１を超える場合には、Ｉａｄｊ＝Ｉである。
　ここで、蓄電モジュール３が経時劣化すると、初期（製造時）よりも電池の内部抵抗が高くなり、過電圧が高くなることで、初期よりも小さい充電量で充電完了と判定されることがある。そこで、経時劣化した蓄電モジュール３に対して、特に低温において、上記の実施形態よりも更に小さい電流値で充電が行われるように調整することが好ましい。蓄電モジュール３の経時劣化の程度は、ＳＯＨによって知ることができる。別の実施形態に係る蓄電装置１は、調整後の電流値であるＩａｄｊで充電することによって、経時劣化を有する蓄電モジュール３に対しても、低温状態での十分な充電を可能にする。
　ここで、ＱＳＯＨは１以下の値である。例えば蓄電モジュール３があまり劣化しておらず、ＳＯＨが９０％であれば、ＱＳＯＨは０．９である。例えば蓄電モジュール３の劣化が進行しており、ＳＯＨが４０％であれば、ＱＳＯＨは０．４である。係数αは、特に蓄電モジュール３の劣化が進行しているような場合に、調整後の電流値が過度に小さくなる（すなわち、充電時間が長くなる）ことがないように導入される。係数αは１より大きい値である。
　図１０は係数αを説明するための図である。係数αは電池の温度（ｔ）に応じて設定される。図１０の例において、閾値温度であるＴ１～Ｔ１０について、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５＜Ｔ６＜Ｔ７＜Ｔ８＜Ｔ９＜Ｔ１０が成り立つ。また、係数αの値であるα０～α１０について、１＜α０＜α１＜α２＜α３＜α４＜α５＜α６＜α７＜α８＜α９＜α１０が成り立つ。一例としてＴ１は１５℃であってよい。この例において、電池の温度（ｔ）が１５℃未満の場合に係数αはα０に設定される。α０は具体例として１．１であってよい。例えばＱＳＯＨが０．９であれば（ＱＳＯＨ×α）は０．９９である。また、蓄電モジュール３の劣化が進行していてＱＳＯＨが０．４であれば（ＱＳＯＨ×α）は０．４４である。このとき、調整後の電流値（Ｉａｄｊ）は、電流値設定テーブルによる電流値の半分より小さく設定される。このように電流値がＳＯＨに応じて調整されることによって、経時劣化を有する蓄電モジュール３に対しても、低温状態での十分な充電が可能になる。
　また、一例としてＴ１０は２４℃であってよい。この例において、電池の温度（ｔ）が２４℃以上の場合に係数αはα１０に設定される。α１０は具体例として２．０であってよい。このとき、ＱＳＯＨが０．５より大きければ（ＱＳＯＨ×α）の値は１を超えるため、（ＱＳＯＨ×α）＝１に設定される。つまり、調整後の電流値は、調整前の電流値に等しい。蓄電モジュール３の劣化による内部抵抗上昇の影響があまり大きくない高い温度においては、上記の実施形態と同様に、電流値設定テーブルに従って充電の電流値が設定される。
　本開示において「第１」及び「第２」などの記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」及び「第２」などの記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」などの識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。
　２０１５年９月の国連サミットにおいて採択された１７の国際目標として、「持続可能な開発目標（ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｇｏａｌｓ：ＳＤＧｓ）」がある。一実施形態に係る蓄電装置１及び蓄電方法は、このＳＤＧｓの１７の目標のうち、例えば「７．エネルギーをみんなに　そしてクリーンに」、「９．産業と技術革新の基盤をつくろう」、及び「１１．「住み続けられるまちづくりを」の目標などの達成に貢献し得る。
　１　蓄電装置
　２　管理モジュール
　３　蓄電モジュール
　４　温度センサ
　１０　電力制御装置
　２１　ストレージ
　２２　コントローラ
　６０　電力系統
　７０　負荷
　１００　蓄電システム
　２２０　温度取得部
　２２１　ＳＯＣ計算部
　２２２　充電制御部
　２２３　ＳＯＨ計算部

Claims (8)

  1. 　複数の電池が接続された蓄電モジュールと、
    　前記蓄電モジュールの温度を取得する温度取得部と、
    　前記蓄電モジュールのＳＯＣを計算するＳＯＣ計算部と、
    　取得された前記温度と、計算された前記ＳＯＣと、に基づいて設定する電流値で前記蓄電モジュールを充電する充電制御部と、を備える、蓄電装置。
  2. 　前記充電制御部は、
    　　計算された前記ＳＯＣを複数の区分のうちの１つに分類し、分類された区分に応じて前記電流値を設定し、
    　　取得された前記温度の区分が同じであって、前記ＳＯＣについて第１の区分と前記ＳＯＣがより大きい第２の区分がある場合に、前記第２の区分に対応する第２の電流値を、前記第１の区分に対応する第１の電流値以下に設定する、請求項１に記載の蓄電装置。
  3. 　前記充電制御部は、
    　　取得された前記温度を複数の区分のうちの１つに分類し、分類された区分に応じて前記電流値を設定し、
    　　計算された前記ＳＯＣの区分が同じであって、前記温度について第３の区分と前記温度がより低い第４の区分がある場合に、前記第４の区分に対応する第４の電流値を、前記第３の区分に対応する第３の電流値以下に設定する、請求項１又は２に記載の蓄電装置。
  4. 　前記充電制御部は、取得された前記温度が所定の閾値より大きい場合に、前記電流値を、計算された前記ＳＯＣによらない所定値に設定する、請求項１から３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
  5. 　前記温度及び前記ＳＯＣと、前記電流値との関係を定める電流値設定テーブルを記憶するストレージを、さらに備え、
    　前記充電制御部は、前記ストレージから取得した前記電流値設定テーブルを用いて、前記電流値を設定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
  6. 　前記蓄電モジュールのＳＯＨを計算するＳＯＨ計算部を、さらに備え、
    　前記充電制御部は、取得された前記温度と、計算された前記ＳＯＣと、計算されたＳＯＨと、に基づいて設定する電流値で前記蓄電モジュールを充電する、請求項１から５のいずれか一項に記載の蓄電装置。
  7. 　複数の電池が接続された蓄電モジュールの充電方法であって、
    　前記蓄電モジュールの温度を取得することと、
    　前記蓄電モジュールのＳＯＣを計算することと、
    　取得された前記温度と、計算された前記ＳＯＣと、に基づいて設定する電流値で前記蓄電モジュールを充電することと、を含む、充電方法。
  8. 　複数の電池が接続された蓄電モジュールの充電に用いられるプログラムであって、
    　コンピュータに、
    　前記蓄電モジュールの温度を取得することと、
    　前記蓄電モジュールのＳＯＣを計算することと、
    　取得された前記温度と、計算された前記ＳＯＣと、に基づいて設定する電流値で前記蓄電モジュールを充電することと、を実行させる、プログラム。
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