JP2016039728A - 蓄電池システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の蓄電池装置を備えた構成の蓄電池システムを、高い効率で運転させることのできる制御装置を提供すること。【解決手段】この制御装置１００は、予め定められた充放電期間ＴＭの間に蓄電池システム３０が充電又は放電する電力量（目標放電量ＰDRQ、目標放電量ＰDRQ）を設定する目標設定部１２１と、目標放電量ＰDRQ又は目標放電量ＰDRQに基づいて、複数の蓄電池装置３００のうち一部の蓄電池装置３００を休止させる対象として選定する休止選定部１３１と、を備え、充放電期間ＴＭにおいては、休止選定部１３１によって選定された蓄電池装置３００を休止させた状態とし、その他の蓄電池装置３００によって充電又は放電が行われるように制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の蓄電池装置を備えた蓄電池システムの制御装置に関する。

電力系統から建物に供給される電力は、当該建物における電力使用機器の稼働状況により大きく変動する。そこで、例えば工場のように大きな電力が消費される建物には、電力系統から供給される電力を平準化（ピークカット）することを目的として、蓄電池システムが備えられることが多い（例えば下記特許文献１を参照）。

蓄電池システムは、電力使用量が比較的少ない時間帯（例えば夜間）において蓄電池に電力を蓄えておき、電力使用量が比較的多い時間帯に蓄電池から電力を供給するものである。蓄電池システムを備えることにより、電力系統から供給される電力の最大値が低く抑えられるため、電力事業者に支払う電気料金を抑制することができる。

蓄電池システムには、建物の規模に応じた容量の蓄電池が適宜備えられるのが一般的である。つまり、電力使用量の大きな大規模建物向けの蓄電池システムには大容量の蓄電池が備えられ、電力使用量の小さな小規模建物向けの蓄電池システムには小容量の蓄電池が備えられる。しかしながら、そのような構成においては、建物の規模に応じた複数種類の蓄電池システムを予め用意しておかなければならないため、蓄電池システムの品番数が増加してしまうこととなる。

そこで、本発明者らは、蓄電池と補機類（例えば電力変換器等）とをユニット化して蓄電池装置とし、当該蓄電池装置を複数備えた構成の蓄電池システムを鋭意開発中である。このような構成であれば、蓄電池システムが備える蓄電池装置の台数を建物の規模に応じて増減させることにより、蓄電池システム全体における蓄電池の容量が適切なものとなるよう調整することができる。つまり、容量の異なる複数の蓄電池を予め用意しておかなくても、様々な規模の建物に対して適切に対応し得る拡張性の高い蓄電池システムを提供することができる。

特開２０１２−２５７４０６号公報

それぞれの蓄電池装置は、制御回路や電力変換器等を備えた一つのシステムとなっており、当該システムの稼働のための電力（待機電力など）を消費する。このため、蓄電池システムにおいては、稼働している蓄電池装置の数に比例した電力が消費されることとなる。特に、大規模建物に蓄電池システムが備えられる場合には、蓄電池システムに備えられる蓄電池装置の台数が多くなり、これに比例して蓄電池システム全体の消費電力が増加してしまう。

また、蓄電池装置が複数となることにより、それぞれの蓄電池に入出力される電力は分散されて小さくなる。つまり、充電時においてそれぞれの蓄電池に入力される電力、及び、放電時においてそれぞれの蓄電池から出力される電力は、いずれも小さなものとなる。その結果、蓄電池装置が有する電力変換器の運転効率が低くなってしまい、蓄電池に蓄えられた電力の一部が変換ロスによって無駄になってしまうようなことも懸念される。

このように、複数の蓄電池装置を備えた構成の蓄電池システムにおいては、消費電力の増加や電力変換器の運転効率の低下によって、システム全体の運転効率が低下してしまう傾向がある。

本発明はこのような新たな課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の蓄電池装置を備えた構成の蓄電池システムを、高い効率で運転させることのできる制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る蓄電池システムの制御装置は、複数の蓄電池装置（３００）を備えた蓄電池システム（３０）の制御装置であって、予め定められた充放電期間（ＴＭ）の間に蓄電池システムが充電又は放電する電力量である目標充放電量（Ｐ_CRQ、Ｐ_DRQ）を設定する目標設定部（１２１）と、目標充放電量に基づいて、複数の蓄電池装置のうち一部の蓄電池装置を休止させる対象として選定する休止選定部（１３１）と、を備え、充放電期間においては、休止選定部によって選定された蓄電池装置を休止させた状態とし、その他の蓄電池装置によって充電又は放電が行われるように制御することを特徴としている。

本発明に係る制御装置では、常に全ての蓄電池装置を動作させるように制御するのではなく、目標充放電量に基づいて一部の蓄電池装置を休止させた状態とし、その他の（休止させていない）蓄電池装置によって充電又は放電が行われるように制御する。休止した状態の蓄電池装置における待機電力がほぼ０となり、無駄な電力消費が削減されるため、蓄電池システム全体の運転効率を向上させることができる。

休止させる蓄電池装置の選定は目標充放電量に基づいて行われる。このため、一部の蓄電池装置が休止した状態でも、蓄電池システム全体から負荷に供給される電力量が不足してしまうようなことはない。

また、一部の蓄電池装置が休止した状態となるため、充電時においてそれぞれの蓄電池に入力される電力、及び、放電時においてそれぞれの蓄電池から出力される電力は、いずれも比較的大きくなる。その結果、それぞれの蓄電池装置が有する電力変換器を高い効率で運転させることができるため、蓄電池システム全体の運転効率を更に向上させることができる。

本発明によれば、複数の蓄電池装置を備えた構成の蓄電池システムを、高い効率で運転させることのできる制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る制御装置の制御対象である、蓄電池システムを示す電力系統図である。 図１に示された制御装置の機能的なブロックを説明するための制御ブロック図である。 図１に示された制御装置によって行われる処理の流れを示すフローチャートである。 図１に示された制御装置において作成されるキューを説明するための図である。 図１に示された制御装置によって充電時に行われる処理の流れを示すフローチャートである。 充電時におけるキューの更新処理を説明するための図である。 図１に示された制御装置によって放電時に行われる処理の流れを示すフローチャートである。 放電時におけるキューの更新処理を説明するための図である。 電力変換器における負荷率と効率との関係を示すグラフである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る制御装置１００の制御対象である蓄電池システム３０について説明する。蓄電池システム３０は、工場ＦＣに電力を供給するための電力供給システムＰＳの一部として構成されている。

尚、工場ＦＣは、商用電源である電力系統ＣＰからも電力の供給を受けている。電力系統ＣＰと工場ＦＣとは、交流バスラインである電力供給ラインＳＬ０によって接続されている。工場ＦＣには、電力供給ラインＳＬ０を通じて３相２００Ｖの交流電力が電力系統ＣＰから供給されている。工場ＦＣ内に設置された電力使用機器（負荷）は、主に電力系統ＣＰからの電力の供給を受けて稼働される。尚、以降の説明においては、工場ＦＣ内に設置された電力使用機器の全体のことを「負荷ＬＤ」とも表記する。

電力供給システムＰＳは、電力系統ＣＰと工場ＦＣとを繋ぐ電力供給ラインＳＬ０の途中に接続されている。電力供給システムＰＳは、電力供給ラインＳＬ０を通じて補助的な電力を負荷ＬＤに供給し、電力系統ＣＰから負荷ＬＤに供給される電力を抑制するためのものである。電力供給システムＰＳは、上位コントローラ１０と、太陽光発電システム２０と、蓄電池システム３０と、系統連系インバータ４０とを備えている。

上位コントローラ１０は、電力供給システムＰＳ全体の制御を司るコンピュータシステムである。上位コントローラ１０は、太陽光発電システム２０の発電量及び負荷ＬＤで消費される電力量等に基づいて、蓄電池システム３０が必要な充電又は放電を行うように制御する。係る制御は、後述の制御装置１００を介して行われる。

具体的には、蓄電池システム３０に充電することが必要と判断された場合には、上位コントローラ１０は制御装置１００に充電要求を送信するとともに、充電すべき電力量の目標値（目標充電量）を送信する。また、蓄電池システム３０から放電して負荷ＬＤに電力を供給することが必要と判断された場合には、上位コントローラ１０は制御装置１００に放電要求を送信するとともに、放電すべき電力量の目標値（目標放電量）を送信する。充電要求又は放電要求が送信された場合における、制御装置１００及び蓄電池システム３０の具体的な動作については、後に詳しく説明する。

太陽光発電システム２０は、太陽光のエネルギーを電力に変換し、当該電力を負荷ＬＤに供給するための装置である。太陽光発電システム２０からの電力は、電力供給ラインＳＬ１及び電力供給ラインＳＬ０を通じて負荷ＬＤに供給される。電力供給ラインＳＬ１は、一端が電力供給ラインＳＬ０に接続された交流バスラインである。

太陽光発電システム２０は、太陽光パネル２１と、インバータ２２とを備えている。太陽光パネル２１は、太陽光のエネルギーを直接電力に変換することにより発電するものであり、工場ＦＣの屋根に複数設置されている。

インバータ２２は、太陽光パネル２１で生じた直流電力を３相２００Ｖの交流電力に変換して、当該電力を電力供給ラインＳＬ１に供給するための電力変換器である。インバータ２２は、それぞれの太陽光パネル２１に１台ずつ設けられている。図１に示されるように、本実施形態では４組の太陽光パネル２１及びインバータ２２が、電力供給ラインＳＬ１に対して並列に接続されている。尚、太陽光パネル２１及びインバータ２２のそれぞれの台数は４台に限られず、工場ＦＣの規模や太陽光パネル２１の性能に応じて増減させてもよい。

晴天時の昼間においては、太陽光発電システム２０から負荷ＬＤへと電力が供給される。これにより、電力系統ＣＰから負荷ＬＤへの電力供給が抑制され、電力事業者に支払う電気料金を低減することができる。

蓄電池システム３０は、太陽光発電システム２０又は電力系統ＣＰから供給された電力のうち、負荷ＬＤで消費されなかった電力を一時的に蓄えておくための装置である。負荷ＬＤによる電力消費が大きな時間帯には、蓄えられた電力を負荷ＬＤに供給することで、電力系統ＣＰから負荷ＬＤに供給される電力を抑制することが可能となっている。

蓄電池システム３０からの電力は、電力供給ラインＳＬ２及び電力供給ラインＳＬ０を通じて負荷ＬＤに供給される。電力供給ラインＳＬ２は直流バスラインである。電力供給ラインＳＬ２は、後述の系統連系インバータ４０を介して電力供給ラインＳＬ０及び電力供給ラインＳＬ１に接続されている。

蓄電池システム３０は、５台の蓄電池装置３００を備えている。これら蓄電池装置３００は、電力供給ラインＳＬ２に対して並列に接続されている。それぞれの蓄電池装置３００は、１台の蓄電池３１と１台のＤＣ／ＤＣコンバータ３２とを備えており、これらが単一の筐体内に収納されユニット化された構成となっている。尚、蓄電池装置３００の台数は５台に限られる必要はなく、工場ＦＣの規模や蓄電池３１の容量等に応じて増減させてもよい。

蓄電池３１は、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池からなる二次電池である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、蓄電池３１で生じた直流電力を昇圧して電力供給ラインＳＬ２に供給（放電）するための電力変換器である。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、電力供給ラインＳＬ２の直流電力を降圧して蓄電池３１に供給（充電）する機能も有する。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、電力供給ラインＳＬ２と蓄電池３１との間で電圧を調整して両者を繋ぐものということができる。

系統連系インバータ４０は、電力供給ラインＳＬ２からの直流電力を交流電力に変換して電力供給ラインＳＬ０に供給する電力変換器である。また、電力供給ラインＳＬ０及び電力供給ラインＳＬ１からの交流電力を直流電力に変換して、電力供給ラインＳＬ２に供給する電力変換器でもある。つまり、系統連系インバータ４０により、電力供給ラインＳＬ０及び電力供給ラインＳＬ１と電力供給ラインＳＬ２との間で双方向に電力の供給を行うことが可能となっている。

本発明の実施形態に係る制御装置１００について説明する。制御装置１００は蓄電池システム３０の動作を制御するコンピュータシステムである。制御装置１００は、１台のマスター制御部１０１と、４台のスレイブ制御部１０２、１０３、１０４、１０５とによって構成されている。これらは、それぞれがＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インタフェースを備えたシステムとなっている。

マスター制御部１０１は、５台のうち１台の蓄電池装置３００が備えるＤＣ／ＤＣコンバータ３２を制御する機能を有している。また、スレイブ制御部１０２、１０３、１０４、１０５と通信することにより、蓄電池システム３０の全体を統括制御する機能をも有している。マスター制御部１０１は蓄電池装置３００の筐体内に収納されており、蓄電池装置３００が備える電源装置（不図示）からの電力の供給を受けて動作する。

スレイブ制御部１０２は、５台のうち他の１台の蓄電池装置３００が備えるＤＣ／ＤＣコンバータ３２を制御する機能を有している。スレイブ制御部１０２は蓄電池装置３００の筐体内に収納されており、蓄電池装置３００が備える電源装置（不図示）からの電力の供給を受けて動作する。

他のスレイブ制御部１０３、１０４、１０５についても上記と同様であって、それぞれが蓄電池装置３００の筐体内に収納されている。換言すれば、５台の蓄電池装置３００は、それぞれがマスター制御部１０１又はスレイブ制御部１０２、１０３、１０４、１０５のいずれか一つの制御部を筐体内に収容しており、当該制御部によってＤＣ／ＤＣコンバータ３２が制御される構成となっている。

以降の説明においては、マスター制御部１０１を筐体内に収容した蓄電池装置３００のことを「蓄電池装置３０１」とも表記する。また蓄電池装置３０１が備えるＤＣ／ＤＣコンバータ３２のことを「ＤＣ／ＤＣコンバータ３２１」とも表記し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２１に接続された蓄電池３１のことを「蓄電池３１１」とも表記する。

同様に、スレイブ制御部１０２を筐体内に収容した蓄電池装置３００のことを「蓄電池装置３０２」とも表記する。また、蓄電池装置３０２が備えるＤＣ／ＤＣコンバータ３２のことを「ＤＣ／ＤＣコンバータ３２２」とも表記し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２２に接続された蓄電池３１のことを「蓄電池３１２」とも表記する。他のスレイブ制御部（１０３、１０４、１０５）を筐体内に収容した蓄電池装置３００、及び当該蓄電池装置３００が備えるＤＣ／ＤＣコンバータ３２と蓄電池３１についても、上記と同様に表記する。

図２に示されるように、マスター制御部１０１は、機能的な制御ブロックとして、統括部１１１と、マネジメント部１４１とを有している。マネジメント部１４１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２１の動作を制御するための制御ブロックであり、蓄電池３１１における電力の入出力を管理するものである。マネジメント部１４１は、蓄電池３１１の出力端子間の電圧、及び蓄電池３１１により充放電された積算電力量（クーロンカウント）の両方に基づいて、蓄電池３１１に現在充電されている電力量（以下、「充電量Ｐ₁」と表記する）を常に算出し保持している。また、統括部１１１から送信される制御信号に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３２１を制御し、蓄電池３１１に対する電力の供給（充電）、又は蓄電池３１１からの電力の取出し（放電）を行う。

統括部１１１は、マネジメント部１４１、及び後述のマネジメント部１４２、１４３、１４４、１４５と通信し、これらの動作を制御するための制御ブロックである。統括部１１１は目標設定部１２１と休止選定部１３１とを有している。これらの機能については後に説明する。

スレイブ制御部１０２は、上記のような統括部を有しておらず、機能的な制御ブロックとしてマネジメント部１４２のみを有している。マネジメント部１４２は、マスター制御部１０１のマネジメント部１４１と同様の機能を有する制御ブロックであり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２２の動作を制御して蓄電池３１２における電力の入出力を管理するものである。また、マネジメント部１４２は、蓄電池３１２に現在充電されている電力量（以下、「充電量Ｐ₂」と表記する）を常に算出し保持している。マネジメント部１４２は、統括部１１１から送信される制御信号に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３２２を制御し、蓄電池３１２に対する電力の供給（充電）、又は蓄電池３１２からの電力の取出し（放電）を行う。

他のスレイブ制御部（１０３、１０４、１０５）もこれと同様の構成となっており、機能的な制御ブロックとしてそれぞれマネジメント部（１４３、１４４、１４５）を有している。各マネジメント部（１４３、１４４、１４５）は、各蓄電池（３１３、３１４、３１５）に現在充電されている電力量（充電量Ｐ₃、Ｐ₄、Ｐ₅）をそれぞれ把握している。各マネジメント部（１４３、１４４、１４５）は、統括部１１１から送信される制御信号に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ（３２３、３２４、３２５）を制御し、蓄電池（３１３、３１４、３１５）に対する電力の供給（充電）、又は蓄電池（３１３、３１４、３１５）からの電力の取出し（放電）を行う。

それぞれの制御ブロックの具体的な機能、及び制御装置１００により行われる処理の流れについて説明する。図３に示される処理は、制御装置１００によって３０分ごとに繰り返し行われている。また、当該処理が開始される時刻は、毎時０分及び毎時３０分となっている。尚、１回の当該処理が行われている期間、すなわち、最初のステップＳ１０の実行が開始されてから３０分間が経過するまでの期間のことを、以降は「充放電期間ＴＭ」とも称する。

統括部１１１では、蓄電池３１１、３１２、３１３、３１４、３１５に対し、それぞれ１、２、３、４、５の参照番号を対応させている。統括部１１１は、これら５つの参照番号を順序付きで記憶するためのデータ格納部として、第１格納部５１、第２格納部５２、第３格納部５３、第４格納部５４、及び第５格納部５５を有している（図４参照）。それぞれの格納部には一つの参照番号が記憶される。

ステップＳ１０では、統括部１１１によりキュー５０の作成が行われる。キュー５０とは、第１格納部５１、第２格納部５２、第３格納部５３、第４格納部５４、及び第５格納部５５に順に格納された参照番号の集合体である。

キュー５０の作成に先立ち、統括部１１１は、それぞれのマネジメント部（１４１等）と通信を行うことで、充電量Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃、Ｐ₄、Ｐ₅を取得する。統括部１１１は、充電量Ｐｎ（ｎ：１〜５）が最も少ない蓄電池３１に対応する参照番号を第１格納部５１に記憶する。図４の例では、蓄電池３１４の充電量Ｐ₄が最も少ない。従って、蓄電池３１４に対応する参照番号である４が第１格納部５１に記憶される。

以下、２番目に充電量が少ない蓄電池３１に対応する参照番号（図４の例では５）が第２格納部５２に記憶され、３番目に充電量が少ない蓄電池３１に対応する参照番号（図４の例では１）が第３格納部５３に記憶される。同様に、４番目に充電量が少ない蓄電池３１に対応する参照番号（図４の例では２）が第４格納部５４に記憶され、最も充電量が多い蓄電池３１に対応する参照番号（図４の例では３）が第５格納部５５に記憶される。

以上のような処理の結果、図４の例では、４、５、１、２、３の順に並んだ参照番号の列が、キュー５０として作成される。キュー５０は、蓄電池３１１、３１２、３１３、３１４、３１５を、現在充電されている電力量が小さい順に並べることによって作成される参照番号の列ということができる。

ステップＳ１０に続くステップＳ２０では、統括部１１１により、上位コントローラ１０から充電要求又は放電要求が送信されているか否かが判定される。充電要求及び放電要求のいずれも送信されていない場合には、ステップＳ１００に移行する。ステップＳ１００では、全ての蓄電池装置３００が停止された状態となる。つまり、今後の３０分間（充放電期間ＴＭ）においては蓄電池システム３０による充放電は行われず、その間に蓄電池システム３０が消費する待機電力もほぼ０となる。

ステップＳ２０において、上位コントローラ１０から充電要求又は放電要求のいずれかが送信されている場合には、ステップＳ３０に移行する。ステップＳ３０では、上位コントローラ１０から充電要求が送信されているか否かが判定される。上位コントローラ１０から充電要求が送信されている場合には、ステップＳ４０に移行する。

ステップＳ４０では、統括部１１１は上位コントローラ１０から目標充電量（以下、「目標充電量Ｐ_CRQ」と表記する）を受信し、これを目標設定部１２１に記憶する。目標設定部１２１に記憶された目標充電量Ｐ_CRQが、今後の３０分間（充放電期間ＴＭ）において蓄電池システム３０の全体に充電される電力量、すなわち、蓄電池３１１、３１２、３１３、３１４、３１５に充電される電力量の合計値となる。

ただし、本実施形態においては、全ての蓄電池３１１、３１２、３１３、３１４、３１５のそれぞれに充電が行われるのではなく、一部の蓄電池３１にのみ充電が行われる。具体的には、一部の蓄電池装置３００を休止させた状態として、それ以外の（稼働している）蓄電池装置３００に対してのみ充電が行われる。ステップＳ４０に続くステップＳ５０では、休止させる蓄電池装置３００の選定が休止選定部１３１によって行われる。

ステップＳ５０において休止選定部１３１により行われる具体的な処理の内容を、図５を参照しながら説明する。

ステップＳ５１では、初期設定として、５つの状態変数γ_n（ｎ＝１〜５）の値が全て１に設定される。５つの状態変数γ_nは、それぞれ０又は１のいずれかの値が設定される変数である。状態変数γ_nのうち添字のｎは、蓄電池３１の参照番号を示す１乃至５いずれかの整数である。後に説明するように、参照番号がｎの蓄電池３１を備えた蓄電池装置３００が休止対象として仮設定されるときには、これに対応する状態変数γ_nの値が０に設定される。また、参照番号がｎの蓄電池３１を備えた蓄電池装置３００が稼働対象として仮設定されるときには、これに対応する状態変数γ_nの値が１に設定される。

ステップＳ５１に続くステップＳ５２では、キュー５０に参照番号が記憶されている蓄電池３１の全てに対し充電が行われたとした場合に、充放電期間ＴＭの間に充電可能な電力量が目標充電量Ｐ_CRQを上回るか否かが判定される。つまり、目標充電量Ｐ_CRQを充電するための余裕があるか否かが判定される。当該判断は、下記の式（１）に基づいて行われる。

式（１）のΔｔは、充放電期間ＴＭの長さ（３０分間）である。式（１）のＷｃ_nは、参照番号がｎの蓄電池３１を満充電とするために、当該蓄電池３１に対して充放電期間ＴＭの間に供給することが必要となる電力（単位：キロワット）を示している。Ｗｃ_nは、下記の式（２）及び式（３）に基づいて設定される。

ここで、Ｗ_DCは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の定格電力である。また、Ｐｍａｘ_nは、参照番号がｎの蓄電池３１が満充電のときに蓄電されている電力量(当該蓄電池３１の最大充電量）である。

式（２）に示されるように、蓄電池３１の充電量Ｐｎが十分に小さく、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の定格電力での電力の供給（充電）を充放電期間ＴＭの間継続して行うことが可能である場合には、Ｗ_DCの値がＷｃ_nに設定される。一方、式（３）に示されるように、蓄電池３１の充電量Ｐｎが比較的大きく、追加充電することが可能な電力量が小さい場合には、当該電力量（Ｐｍａｘ_n−Ｐｎ）を充放電期間ＴＭの長さで除した値がＷｃ_nに設定される。

式（１）の右辺第１項は、休止対象として仮設定されたものを除いた蓄電池装置３０の全てに対し、充放電期間ＴＭにおいて充電され得る電力量（単位：キロワット時）の合計を示している。当該値から目標充電量Ｐ_CRQを差し引いて得られた値が、閾値α以下である場合（式（１）が成立しない場合）には、蓄電池システム３０には目標充電量Ｐ_CRQを充電するための余裕が無いと推察することができる。この場合、ステップＳ５７に移行する。

尚、閾値αは、各蓄電池装置３００のマネジメント部（１４１等）から送信される充電量Ｐｎに誤差が含まれ得ることを考慮して設定される正値の閾値である。閾値αが設定されることで、一部の蓄電池３１に対して充電限界を超えた充電がなされてしまうようなことが防止される。

ステップＳ５７では、休止対象となる蓄電池装置３００を確定させる。具体的には、５台の蓄電池装置３００のうち、キュー５０に参照番号が記憶されていない蓄電池３１を備えた蓄電池装置３００が、全て休止対象として選定される。

尚、ステップＳ５２の処理が最初に行われた時には、状態変数γ_n（ｎ＝１〜５）の値は全て１となっており、キュー５０には、全ての参照番号（１〜５）が記憶されている。すなわち、休止対象として選定された蓄電池装置３００は存在せず、全ての蓄電池装置３００が稼働対象となっている。このような状態において、ステップＳ５２において式（１）が成立しない場合には、ステップＳ５７において全ての蓄電池装置３００が稼働対象として確定されることとなる。

ステップＳ５２において式（１）が成立する場合には、ステップＳ５３に移行する。ステップＳ５３では、第５格納部５５に記憶されている参照番号が取得され、当該参照番号に対応する状態変数γ_nの値が０に設定される。つまり、充電量が最も多い蓄電池３１を備える蓄電池装置３００が、休止対象として仮設定される。図４に示される例では、第５格納部５５に記憶されている参照番号の値は３である。このため、これに対応する状態変数γ₃の値が０に設定され、蓄電池３１３を備える蓄電池装置３０３が休止対象として仮設定される。

ステップＳ５３に続くステップＳ５４では、ステップＳ５２と同様の判定、すなわち、式（１）が成立するか否かの判定が再度行われる。ステップＳ５４において式（１）が成立しないと判定された場合には、ステップＳ５５に移行する。この場合には、上記のように一部の蓄電池装置３００を休止対象とすると、目標充電量Ｐ_CRQを蓄電池システム３０に充電することができないということである。つまり、ステップＳ５３において休止対象として仮設定された蓄電池装置３００は、休止させない方が適切であるということである。

このため、ステップＳ５５では、ステップＳ５３において０に設定された状態変数γ_nの値が、１に戻される。つまり、休止対象としての仮設定が解除される。その後、ステップＳ５７に移行して、休止対象となる蓄電池装置３００の確定が行われる。

ステップＳ５４において式（１）が成立すると判定された場合には、ステップＳ５６に移行する。この場合には、上記のように一部の蓄電池装置３００を休止対象としても、目標充電量Ｐ_CRQを蓄電池システム３０に充電することができるということである。つまり、ステップＳ５３において休止対象として仮設定された蓄電池装置３００は、休止させても問題は生じないということである。

ステップＳ５６では、キュー５０の更新が行われる。具体的には、第５格納部５５に記憶されている参照番号をキュー５０から削除し、第４格納部５４に記憶されている参照番号が第５格納部５５に記憶される。続いて、第３格納部５３に記憶されている参照番号が第４格納部５４に記憶される。第３格納部５３、第２格納部５２、及び第１格納部５１についても同様の処理が行われる。その後、第１格納部５１に記憶されている参照番号が消去される。

つまり、図６に示されるように、最も充電量の多い（追加充電可能な容量が最も小さいともいえる）蓄電池３１に対応する参照番号がキュー５０から削除され、残った参照番号が第１格納部５１から第５格納部５５に向かう方向に一つずつシフトされる。

このようにキュー５０の更新が行われた後、これまでに説明したステップＳ５２以降の処理が再度実行される。その結果、図５に示される処理（図３のステップＳ５０）が完了した時点においては、蓄電池システム３０に目標充電量Ｐ_CRQを充電しうる範囲において、休止対象である蓄電池装置３００の台数が最も多くなっている。つまり、目標充電量Ｐ_CRQを充電しうる範囲において、可能な限り多くの台数の蓄電池装置３００が休止対象として選定された状態となっている。

図３に戻って説明を続ける。ステップＳ５０に続くステップＳ６０では、休止対象として選定された蓄電池装置３００が、全て休止した状態とされる。つまり、休止対象として選定されたそれぞれの蓄電池装置３００がシャットダウンされ、待機電力を消費しない状態とされる。

これと同時に、ステップＳ６０では、休止対象として選定されていない全ての蓄電池装置３００において、蓄電池３１に対する充電が開始される。つまり、キュー５０に参照番号が記憶されている蓄電池３１のみに対して充電が開始される。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２から蓄電池３１に対して供給される電力(単位：キロワット）の値は、式（１）におけるＷｃ_n（添字のｎは、当該蓄電池３１に対応する参照番号である）の値に等しい。

統括部１１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２から蓄電池３１に対して供給される電力がそれぞれＷｃ_nとなるように、マネジメント部１４１、１４２、１４３、１４４、１４５を制御する。

このように、本実施形態に係る制御装置１００は、蓄電池システム３０に充電を行う場合において、常に全ての蓄電池装置３００を動作させるように制御するのではなく、目標充電量Ｐ_CRQに基づいて一部の蓄電池装置３００を休止させた状態とし、その他の（休止させていない）蓄電池装置３００によって充電が行われるように制御する。休止した状態の蓄電池装置３００における待機電力がほぼ０となり、無駄な電力消費が削減されるため、蓄電池システム３０全体の運転効率を向上させることができる。

また、休止させる蓄電池装置３００の選定は、目標充電量Ｐ_CRQに基づいて行われる。このため、一部の蓄電池装置３００が休止した状態となっても、蓄電池システム３０全体に充電される電力量が不足してしまうようなことはない。

更に、休止選定部１３１は、充電量が多い蓄電池３１を備える蓄電池装置３００、換言すれば、追加充電可能な電力量が少ない蓄電池装置３００を優先して、充電時に休止させる対象として選定する。図４に示される例では、蓄電池装置３０３、蓄電池装置３０２、蓄電池装置３０１、蓄電池装置３０５、蓄電池装置３０４の順に、充電時に休止させる対象として選定する。休止対象となる蓄電池装置３００の選定をこのような優先順位で行うことで、蓄電池システム３０が目標充電量Ｐ_CRQを充電し得る範囲において、休止対象である蓄電池装置３００の台数を最も多くすることができる。つまり、目標充電量Ｐ_CRQを充電し得る範囲において、可能な限り多い台数の蓄電池装置３００を休止させることができる。

図３のステップＳ３０において、上位コントローラ１０から充電要求が送信されていない場合、すなわち、上位コントローラ１０から放電要求が送信されている場合の処理について説明する。この場合、ステップＳ３０からステップＳ７０に移行する。

ステップＳ７０では、統括部１１１は上位コントローラ１０から目標放電量（以下、「目標放電量Ｐ_DRQ」と表記する）を受信し、これを目標設定部１２１に記憶する。目標設定部１２１に記憶された目標放電量Ｐ_DRQが、今後の３０分間（充放電期間ＴＭ）において蓄電池システム３０の全体から放電される電力量、すなわち、蓄電池３１１、３１２、３１３、３１４、３１５から放電される電力量の合計値となる。

ただし、本実施形態においては、全ての蓄電池３１１、３１２、３１３、３１４、３１５のそれぞれから放電が行われるのではなく、一部の蓄電池３１のみから放電が行われる。具体的には、一部の蓄電池装置３００を休止させた状態として、それ以外の（稼働している）蓄電池装置３００からのみ放電が行われる。ステップＳ７０に続くステップＳ８０では、休止させる蓄電池装置３００の選定が休止選定部１３１によって行われる。

ステップＳ８０において休止選定部１３１により行われる具体的な処理の内容を、図７を参照しながら説明する。

ステップＳ８１では、初期設定として、５つの状態変数γ_n（ｎ＝１〜５）の値が全て１に設定される。ステップＳ８１に続くステップＳ８２では、キュー５０に参照番号が記憶されている蓄電池３１の全てから放電が行われたとした場合に、充放電期間ＴＭの間に放電可能な電力量が目標放電量Ｐ_DRQを上回るか否かが判定される。つまり、目標放電量Ｐ_DRQを放電し得るような余裕（充電量）があるか否かが判定される。当該判断は、下記の式（４）に基づいて行われる。

式（４）のＷｄ_nは、参照番号がｎの蓄電池３１から充放電期間ＴＭの間に放電される電力（単位：キロワット）を示している。Ｗｄ_nは、下記の式（５）及び式（６）に基づいて設定される。

既に説明したように、Ｗ_DCは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の定格電力である。Δｔは、充放電期間ＴＭの長さ（３０分間）である。

式（５）に示されるように、蓄電池３１の充電量Ｐｎが十分に大きく、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の定格電力での電力の取出しを充放電期間ＴＭの間継続して行うことが可能である場合には、Ｗ_DCの値がＷｄ_nに設定される。一方、式（６）に示されるように、蓄電池３１の充電量Ｐｎが十分でない場合には、当該充電量Ｐｎを充放電期間ＴＭの長さで除した値がＷｄ_nに設定される。

尚、Ｐｍｉｎ_nは、各蓄電池装置３００のマネジメント部（１４１等）から送信される充電量Ｐｎに誤差が含まれ得ることを考慮して設定される正値の閾値である。つまり、参照番号ｎの蓄電池３１に実際に充電されている電力量が、充電量Ｐｎより小さいような場合であっても、当該蓄電池３１の放電限界を超えて電力が取り出されることの無いように設定される閾値である。

式（４）の右辺第１項は、休止対象として仮設定されたものを除いた蓄電池装置３００の全てから、充放電期間ＴＭにおいて放電され得る電力量（単位：キロワット時）の合計を示している。当該値から目標放電量Ｐ_DRQを差し引いて得られた値が、閾値α以下である場合（式（４）が成立しない場合）には、蓄電池システム３０には目標放電量Ｐ_DRQを放電するための十分な電力が充電されていないと推察することができる。この場合、ステップＳ８７に移行する。

尚、閾値αは、上記のＰｍｉｎ_nと同様に、各蓄電池装置３００のマネジメント部（１４１等）から送信される充電量Ｐｎに誤差が含まれ得ることを考慮して設定される正値の閾値である。閾値αが設定されることで、一部の蓄電池３１から放電限界を超えた放電がなされてしまうようなことが防止される。

ステップＳ８７では、休止対象となる蓄電池装置３００を確定させる。具体的には、５台の蓄電池装置３００のうち、キュー５０に参照番号が記憶されていない蓄電池３１を備えた蓄電池装置３００が、全て休止対象として選定される。

尚、ステップＳ８２の処理が最初に行われた時には、状態変数γ_n（ｎ＝１〜５）の値は全て１となっており、キュー５０には、全ての参照番号（１〜５）が記憶されている。すなわち、休止対象として選定された蓄電池装置３００は存在せず、全ての蓄電池装置３００が稼働対象となっている。このような状態において、ステップＳ８２において式（４）が成立しない場合には、ステップＳ８７において全ての蓄電池装置３００が稼働対象として確定されることとなる。

ステップＳ８２において式（４）が成立する場合には、ステップＳ８３に移行する。ステップＳ８３では、第１格納部５１に記憶されている参照番号が取得され、当該参照番号に対応する状態変数γ_nの値が０に設定される。つまり、充電量が最も少ない蓄電池３１を備える蓄電池装置３００が、休止対象として仮設定される。図４に示される例では、第１格納部５１に記憶されている参照番号の値は４である。このため、これに対応する状態変数γ₄の値が０に設定され、蓄電池３１４を備える蓄電池装置３０４が休止対象として仮設定される。

ステップＳ８３に続くステップＳ８４では、ステップＳ８２と同様の判定、すなわち、式（４）が成立するか否かの判定が再度行われる。ステップＳ８４において式（４）が成立しないと判定された場合には、ステップＳ８５に移行する。この場合には、上記のように一部の蓄電池装置３００を休止対象とすると、目標放電量Ｐ_DRQを蓄電池システム３０から放電することができないということである。つまり、ステップＳ８３において休止対象として仮設定された蓄電池装置３００は、休止させない方が適切であるということである。

このため、ステップＳ８５では、ステップＳ８３において０に設定された状態変数γ_nの値が、１に戻される。つまり、休止対象としての仮設定が解除される。その後、ステップＳ８７に移行して、休止対象となる蓄電池装置３００の確定が行われる。

ステップＳ８４において式（４）が成立すると判定された場合には、ステップＳ８６に移行する。この場合には、上記のように一部の蓄電池装置３００を休止対象としても、目標放電量Ｐ_DRQを蓄電池システム３０から放電することができるということである。つまり、ステップＳ８３において休止対象として仮設定された蓄電池装置３００は、休止させても問題は生じないということである。

ステップＳ８６では、キュー５０の更新が行われる。具体的には、第１格納部５１に記憶されている参照番号をキュー５０から削除し、第２格納部５２に記憶されている参照番号が第１格納部５１に記憶される。続いて、第３格納部５３に記憶されている参照番号が第２格納部５２に記憶される。第３格納部５３、第４格納部５４、及び第５格納部５５についても同様の処理が行われる。その後、第５格納部５５に記憶されている参照番号が消去される。

つまり、図８に示されるように、最も充電量の少ない蓄電池３１に対応する参照番号がキュー５０から削除され、残った参照番号が第５格納部５５から第１格納部５１に向かう方向に一つずつシフトされる。

このようにキュー５０の更新が行われた後、これまでに説明したステップＳ８２以降の処理が再度実行される。その結果、図７に示される処理（図３のステップＳ８０）が完了した時点においては、蓄電池システム３０から目標放電量Ｐ_DRQを放電しうる範囲において、休止対象である蓄電池装置３００の台数が最も多くなっている。つまり、目標放電量Ｐ_DRQを放電しうる範囲において、可能な限り多くの台数の蓄電池装置３００が休止対象として選定された状態となっている。

図３に戻って説明を続ける。ステップＳ８０に続くステップＳ９０では、休止対象として選定された蓄電池装置３００が、全て休止した状態とされる。つまり、休止対象として選定されたそれぞれの蓄電池装置３００がシャットダウンされ、待機電力を消費しない状態とされる。

これと同時に、ステップＳ９０では、休止対象として選定されていない全ての蓄電池装置３００において、蓄電池３１からの放電が開始される。つまり、キュー５０に参照番号が記憶されている蓄電池３１のみから放電が開始される。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２により蓄電池３１から取り出される電力(単位：キロワット）の値は、式（４）におけるＷｄ_n（添字のｎは、当該蓄電池３１に対応する参照番号である）の値に等しい。

統括部１１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２により蓄電池３１から取り出される電力がそれぞれＷｄ_nとなるように、マネジメント部１４１、１４２、１４３、１４４、１４５を制御する。

このように、本実施形態に係る制御装置１００は、蓄電池システム３０から放電を行う場合において、常に全ての蓄電池装置３００を動作させるように制御するのではなく、目標放電量Ｐ_DRQに基づいて一部の蓄電池装置３００を休止させた状態とし、その他の（休止させていない）蓄電池装置３００から放電が行われるように制御する。休止した状態の蓄電池装置３００における待機電力がほぼ０となり、無駄な電力消費が削減されるため、蓄電池システム３０全体の運転効率を向上させることができる。

また、休止させる蓄電池装置３００の選定は、目標放電量Ｐ_DRQに基づいて行われる。このため、一部の蓄電池装置３００が休止した状態となっても、蓄電池システム３０全体から負荷ＬＤに供給される電力量が不足してしまうようなことはない。

更に、休止選定部１３１は、充電量が少ない蓄電池３１を備える蓄電池装置３００を優先して、放電時に休止させる対象として選定する。図４に示される例では、蓄電池装置３０４、蓄電池装置３０５、蓄電池装置３０１、蓄電池装置３０２、蓄電池装置３０３の順に、放電時に休止させる対象として選定する。休止対象となる蓄電池装置３００の選定をこのような優先順位で行うことで、蓄電池システム３０から目標放電量Ｐ_DRQを放電し得る範囲において、休止対象である蓄電池装置３００の台数を最も多くすることができる。つまり、目標放電量Ｐ_DRQを放電し得る範囲において、可能な限り多い台数の蓄電池装置３００を休止させることができる。

以上に説明したように、本実施形態に係る制御装置１００では、一部の蓄電池装置３００を休止させた状態で蓄電池システム３０から充放電が行われるように制御することで、無駄な電力消費が削減されるという効果を奏する。本実施形態ではこれに加えて、蓄電池システム３０全体の運転効率が向上するという効果も奏する。この点について、図９を参照しながら説明する。

図９には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２における負荷率と効率との関係が示されている。グラフ横軸の「負荷率」とは、定格電力Ｗ_DCに対する、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２に入力される電力（蓄電池３１から取り出される電力）の割合である。このため、蓄電池３１から取り出される電力が小さければ負荷率は小さくなり、蓄電池３１から取り出される電力が大きければ負荷率は大きくなる。負荷率が１００％のときには、定格電力Ｗ_DCにほぼ等しい電力が蓄電池３１から取り出される。

グラフ縦軸の「効率」とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２への入力電力に対する、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２からの出力電力の比率である。蓄電池３１から取り出される電力、すなわちＤＣ／ＤＣコンバータ３２への入力電力が一定である場合には、効率が高ければＤＣ／ＤＣコンバータ３２からの出力電力は大きくなり、効率が低ければＤＣ／ＤＣコンバータ３２からの出力電力は小さくなる。効率が１００％のときには、蓄電池３１から取り出される電力にほぼ等しい電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２から出力される。

図９に示されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２では、負荷率が大きいほど効率が高くなる。また、負荷率が１００％のときには効率が最も高く、１００％に近い値となる。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、出力される電力が大きいほど、蓄電池３１から取り出された電力が無駄なく出力されることになる。

本実施形態では、充放電期間ＴＭにおいて蓄電池システム３０の充電又は放電を行う際に、一部の蓄電池装置３００を休止させ、残りの蓄電池装置３００のみにより充電又は放電を行う。このため、充電時においてそれぞれの蓄電池３１に入力される電力、及び、放電時においてそれぞれの蓄電池３１から出力される電力は、いずれも比較的大きくなる。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２を通過する電力は、全ての蓄電池装置３００を稼働させる場合に比べると大きくなる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２を高い効率で運転させることになるため、蓄電池システム３０全体の運転効率が向上している。

本実施形態では、ステップＳ１０において各蓄電池３１の充電量Ｐｎに基づいてキュー５０を作成している。しかしながら、本発明の実施態様としてはこのようなものに限られず、他の情報に基づいてキュー５０を作成してもよい。

例えば、所定期間における各蓄電池５１の満充電回数を制御部１００が記憶しておき、当該満充電回数が少ない蓄電池５１が優先的に休止対象となるよう、キュー５０を作成してもよい。この場合、蓄電池３１が満充電となる機会が均等に与えられるため、一部の蓄電池３１（長期間に亘り満充電とならなかった蓄電池）において充電量Ｐｎの算出誤差が大きくなってしまうようなことが防止される。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

３０：蓄電池システム
３００，３０１，３０２，３０３，３０４，３０５：蓄電池装置
３１，３１１，３１２，３１３，３１４，３１５：蓄電池
３２，３２１，３２２，３２３，３２４，３２５：ＤＣ／ＤＣコンバータ
１００：制御装置
１０１：マスター制御部
１０２，１０３，１０４，１０５：スレイブ制御部
１２１：目標設定部
１３１：休止選定部

Claims (4)

1. 複数の蓄電池装置（３００）を備えた蓄電池システム（３０）の制御装置であって、
   予め定められた充放電期間（ＴＭ）の間に前記蓄電池システムが充電又は放電する電力量、である目標充放電量（Ｐ_CRQ、Ｐ_DRQ）を設定する目標設定部（１２１）と、
   前記目標充放電量に基づいて、複数の前記蓄電池装置のうち一部の前記蓄電池装置を休止させる対象として選定する休止選定部（１３１）と、を備え、
   前記充放電期間においては、前記休止選定部によって選定された前記蓄電池装置を休止させた状態とし、その他の前記蓄電池装置によって充電又は放電が行われるように制御することを特徴とする制御装置。
2. 前記休止選定部は、前記蓄電池システムが前記目標充放電量を充電又は放電し得る範囲において、休止させる対象である前記蓄電池装置の台数が最も多くなるように、前記蓄電池装置を選定することを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記充放電期間において前記蓄電池システムの充電が行われる場合には、
   前記休止選定部は、
   充電可能な電力量が少ない前記蓄電池装置を優先して、休止させる対象として選定することを特徴とする、請求項２に記載の制御装置。
4. 前記充放電期間において前記蓄電池システムの放電が行われる場合には、
   前記休止選定部は、
   充電されている電力量が少ない前記蓄電池装置を優先して、休止させる対象として選定することを特徴とする、請求項２に記載の制御装置。

Images