JP2013183509A - 充放電量予測システム及び充放電量予測方法 - Google Patents
充放電量予測システム及び充放電量予測方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013183509A JP2013183509A JP2012044888A JP2012044888A JP2013183509A JP 2013183509 A JP2013183509 A JP 2013183509A JP 2012044888 A JP2012044888 A JP 2012044888A JP 2012044888 A JP2012044888 A JP 2012044888A JP 2013183509 A JP2013183509 A JP 2013183509A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charge
- discharge
- test
- charging
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
【課題】推定・シミュレーション等の重い負荷の伴う処理を必要とせずに、且つ個々の二次電池の特性ばらつきや劣化進行に対応し得る高精度な充放電可能な容量は電力値の推定を実現する充放電量予測システムを提供する。
【解決手段】
電池コントローラは、一定の周期で前記エネルギー管理装置に対して試験用充放電の実施を要求する試験用充放電試験の実施要求手段を備える。エネルギー管理装置は、前記電池コントローラに対して試験用充放電を許可する試験用充放電許可手段を備える。蓄電装置は、蓄電装置内の二次電池の電圧計測手段と、当該二次電池の温度計測手段と、当該二次電池に所定の電流値で定電流充電及び又は定電流放電を行う充放電手段と、データ処理手段と、データ記憶手段とを備える。試験用充放電試験の実施要求手段の試験用充放電の実施要求が、試験用充放電許可手段により許可された場合には、試験用充放電を行う。
【選択図】図1
【解決手段】
電池コントローラは、一定の周期で前記エネルギー管理装置に対して試験用充放電の実施を要求する試験用充放電試験の実施要求手段を備える。エネルギー管理装置は、前記電池コントローラに対して試験用充放電を許可する試験用充放電許可手段を備える。蓄電装置は、蓄電装置内の二次電池の電圧計測手段と、当該二次電池の温度計測手段と、当該二次電池に所定の電流値で定電流充電及び又は定電流放電を行う充放電手段と、データ処理手段と、データ記憶手段とを備える。試験用充放電試験の実施要求手段の試験用充放電の実施要求が、試験用充放電許可手段により許可された場合には、試験用充放電を行う。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、二次電池の充放電可能容量及び充放電可能電力量の予測システム及び同予測方法に関する。
自動車(EV、HEV)や自然エネルギー(太陽光発電、風力発電)利用における発電、或いは負荷の変動抑制、ピークシフト等に用いられる充放電量予測システムにおいては、当該二次電池が任意の時点においてあとどれだけの蓄電容量(Ah)を充電できるか、或いは放電できるかを予測することが重要である。同じく、任意の時点においてどれだけの電力量(Wh)を充電できるか、あるいは放電できるかを予測することも可能である。
二次電池は一般に、周囲温度条件や経年劣化によって充放電可能な容量や電力量が大きく変化する為、任意の時点における充放電可能な蓄電容量や電力量を高精度に予測出来ていないと、目的とする変動抑制やピークシフトに支障を生ずる恐れがある。
そのため、二次電池の電池残量(SOC)や二次電池の温度などの条件において充放電できる標準的な最大電力値を実験により求めて特性値テーブルとしてテーブル化しておき、この特性値テーブルを用いて(必要なら内挿、外挿して)任意の条件における充放電電力値を予測していた。
しかしながら、充放電電力値の予測は、蓄電池の種類に応じて各種条件における充放電可能電力を標準的な一律の関係式から求める。そのために、個々の二次電池の特性ばらつきや経時的に進行する特性劣化への動的な対応が出来ないため、充放電電力予測の誤差は大きくなる。その結果、運用上のマージン確保をするために、予測値を小さめにみることが必要であり、結果として充放電量予測システムの実用上の性能が低いものとなっていた。
また、電圧・電流・温度等から任意時点の二次電池の内部状態を推定し、その結果を用いて充放電可能電力を予測することで特性ばらつきや劣化進行への対応を可能とした方法では、内部状態推定やシミュレーションの処理負荷が重く、且つ、内部抵抗等のパラメータを介した間接的な推定であるために推定・シミュレーションに伴う相当量の誤差が不可避であり、やはり実用上の性能は低いままであった。
本発明の実施形態は以上の問題点を解決するために提案されたものであり、推定・シミュレーション等の重い負荷の伴う処理を行わず、個々の二次電池の特性ばらつきや劣化進行に対応し得る高精度な充放電可能な容量は電力値の推定を実現する。これにより、不要なマージンを削減し、該二次電池の性能を最大限に発揮させ、実用上の二次電池性能を高めることを目的とする。
上記の目的を達成するために、本実施形態の充放電量予測システムは、蓄電装置と、パワーコンディショナー装置と、電力系統と、電池コントローラと、エネルギー管理装置とを備える。前記電池コントローラは、一定の周期で前記エネルギー管理装置に対して試験用充放電の実施を要求する試験用充放電試験の実施要求手段を備える。前記エネルギー管理装置は、前記電池コントローラに対して試験用充放電を許可する試験用充放電許可手段を備える。前記蓄電装置は、蓄電装置内の二次電池の電圧計測手段と、当該二次電池の温度計測手段と、当該二次電池に所定の電流値で定電流充電及び又は定電流放電を行う充放電手段と、データ処理手段と、データ記憶手段とを備える。前記試験用充放電試験の実施要求手段の試験用充放電の実施要求が、試験用充放電許可手段により許可された場合には、試験用充放電を行うことを特徴とする。
以下、本発明の実施形態の充放電量予測システムについて、図1〜6を参照して具体的に説明する。
1.第1の実施形態
[1−1.構成]
第1の実施形態にかかる充放電量予測システムを図1を参照しつつ、詳細に説明する。図1は、本実施形態の充放電量予測システムを示すブロック図である。本実施形態の充放電量予測システムは、蓄電装置(a)と、電池コントローラ(b)と、情報ネットワーク(c)と、エネルギー管理装置(以下、EMSとする)(d)とから構成される。
[1−1.構成]
第1の実施形態にかかる充放電量予測システムを図1を参照しつつ、詳細に説明する。図1は、本実施形態の充放電量予測システムを示すブロック図である。本実施形態の充放電量予測システムは、蓄電装置(a)と、電池コントローラ(b)と、情報ネットワーク(c)と、エネルギー管理装置(以下、EMSとする)(d)とから構成される。
(1)蓄電装置(a)について
本実施形態の蓄電装置(a)は、電池セル11と、電池管理システム(以下、BMSとする)12と、パワーコンディショナー装置(以下、PCSとする)3とから構成される。電池セル11は、二次電池であり、複数個の単位電池セルを直列に接続したものである。PCS3は、太陽電池(モジュール)などが発電した電気を電池セル11で利用できるように変換する機器である。この蓄電装置(a)の正極及び負極は、PCS3に接続される。この際、電池セル11とPCS3との間には、電池セル11とPCS3との間で双方向に電流が流れるように接続される。また、BMS2もPCS3と接続される。
本実施形態の蓄電装置(a)は、電池セル11と、電池管理システム(以下、BMSとする)12と、パワーコンディショナー装置(以下、PCSとする)3とから構成される。電池セル11は、二次電池であり、複数個の単位電池セルを直列に接続したものである。PCS3は、太陽電池(モジュール)などが発電した電気を電池セル11で利用できるように変換する機器である。この蓄電装置(a)の正極及び負極は、PCS3に接続される。この際、電池セル11とPCS3との間には、電池セル11とPCS3との間で双方向に電流が流れるように接続される。また、BMS2もPCS3と接続される。
(2)情報ネットワーク(c)
本実施形態の情報ネットワーク(c)は、電力系統4のネットワークを含むネットワークである。この情報ネットワーク(c)は、PCS3、電池コントローラ(b)、及びEMS(d)と接続する。これにより、PCS3は、この情報ネットワーク(c)を介して電池コントローラ(b)及びEMS(d)と接続され、相互に通信が可能となる。
本実施形態の情報ネットワーク(c)は、電力系統4のネットワークを含むネットワークである。この情報ネットワーク(c)は、PCS3、電池コントローラ(b)、及びEMS(d)と接続する。これにより、PCS3は、この情報ネットワーク(c)を介して電池コントローラ(b)及びEMS(d)と接続され、相互に通信が可能となる。
(3)EMS(d)
本実施形態のEMS(d)は、電力系統4に接続されている図示しない自然エネルギー源である太陽光発電システムや風力発電システムの発電量と、電力需要家の各種負荷装置の負荷量の予測等を行う。また、電力系統4の電圧や周波数の安定化のために発電量及び又は負荷量の変動抑制、ピークシフト等を目的としてPCS3を介して蓄電装置(a)に対し充放電を行う。
本実施形態のEMS(d)は、電力系統4に接続されている図示しない自然エネルギー源である太陽光発電システムや風力発電システムの発電量と、電力需要家の各種負荷装置の負荷量の予測等を行う。また、電力系統4の電圧や周波数の安定化のために発電量及び又は負荷量の変動抑制、ピークシフト等を目的としてPCS3を介して蓄電装置(a)に対し充放電を行う。
EMS(d)はその目的とする変動抑制、ピークシフト等の計画をもとにしてその時点で試験用充放電が実施可能かどうかを判断し、電池コントローラ(b)に対して試験用充放電を許可する試験用充放電許可手段を備える。つまり、試験用充放電実施中は本来の目的とする充放電が出来ないばかりか、場合によっては試験用充放電を実施することで系統に対する影響も発生する為である。
(4)電池コントローラ(b)
本実施形態の電池コントローラ(b)は、電池管理システムから蓄電池の温度と電池残量(SOC)を取得し、この取得した温度、電池残量(SOC)から充放電可能な電力値を算出するものである。もとめた充放電可能な電力値は、EMS(d)に対して出力させる。また、電池セル11の経時劣化進行による特性変化が無視できなくなるような適切な周期、例えば1ヶ月に1回程度、EMS(d)に対して試験用充放電の実施を要求する試験用充放電試験の実施要求手段を備える。
本実施形態の電池コントローラ(b)は、電池管理システムから蓄電池の温度と電池残量(SOC)を取得し、この取得した温度、電池残量(SOC)から充放電可能な電力値を算出するものである。もとめた充放電可能な電力値は、EMS(d)に対して出力させる。また、電池セル11の経時劣化進行による特性変化が無視できなくなるような適切な周期、例えば1ヶ月に1回程度、EMS(d)に対して試験用充放電の実施を要求する試験用充放電試験の実施要求手段を備える。
(5)蓄電装置(a)の内部構成
本実施系形態の蓄電装置(a)の内部構成について図2を参照しつつ、詳細に説明する。図2は、本実施形態の蓄電装置(a)の内部構成を示すブロック図である。本実施形態の蓄電装置は、電池セル11と電池管理システムから構成される。この電池管理システムは、電圧測定部2、電流測定部3、温度測定部4、制御部5、記憶部6、通信インターフェイス7から構成される。
本実施系形態の蓄電装置(a)の内部構成について図2を参照しつつ、詳細に説明する。図2は、本実施形態の蓄電装置(a)の内部構成を示すブロック図である。本実施形態の蓄電装置は、電池セル11と電池管理システムから構成される。この電池管理システムは、電圧測定部2、電流測定部3、温度測定部4、制御部5、記憶部6、通信インターフェイス7から構成される。
電池セル11は、複数個の単位電池セルを直列に接続したものである。この電池セル11を構成する単位電池セルの正極と負極間には、単位電池セルの電圧を測定する電圧測定部2が単位電池セルと並列に接続される。この電圧測定部2により個々の単位電池セルの電圧を測定する。この電池セル11の正極または負極には、電流測定部3が直列に接続される。この電流測定部3は、電池セル11に流れる電流を測定する。この電池セル11の近傍には、温度測定部4が設置される。この温度測定部4は、当該電池セル11の温度を測定する。
電圧測定部2、電流測定部3及び温度測定部4は、制御部5と接続している。この制御部5はデータ処理手段であり、記憶部6と通信インターフェイス7と接続している。制御部5には、電圧測定部2で測定した電圧、電流測定部3で測定した電流、及び温度測定部4で測定した温度を電池セル11の測定データとして入力する。電池セル11の測定データは、制御部5と接続された記憶部6に入力される。記憶部6は、データ記憶手段であり、入力した測定データを記憶する。また、記憶部6には、試験用充放電の結果、寿命初期(BOL:Beginning of Life)データ、及び特性値データも記憶される。
[1−2.作用]
(1)基本作用
以上のような構成を有する充放電量予測システムの基本的な作用について図3を用いて説明する。
(1)基本作用
以上のような構成を有する充放電量予測システムの基本的な作用について図3を用いて説明する。
電池コントローラ(b)は、前回の試験用の充放電から一定期間経過したかを判断する。つまり、電池セル11の経時劣化進行による特性変化が無視できなくなるような適切な周期が経過したかを判断する。この周期は、図3では、1ヶ月としているが、この期間は適宜選択することができる(STEP01)。そして、一定期間経過していなければ(STEP01のNO)、一定期間経過するまで待機する。
一方、一定期間経過しているならば(STEP01のYES)、EMS(d)に対して試験用充放電の実施の要求を行う。試験用充放電の実施の要求がされたEMS(d)では、試験用充放電が可能であるか判定を行う。EMS(d)はその目的とする変動抑制、ピークシフト等の計画をもとにしてその時点で試験用充放電が実施可能かどうかを判断する。なぜなら、試験用充放電実施中は本来の目的とする充放電が出来ないばかりか、場合によっては試験用充放電を実施することで系統に対する影響も発生する為である(STEP02)。
EMS(d)が、試験用充放電実施中を許可しなければ(STEP03のNO)、許可がされるまで待機する。一方、電池コントローラ5はEMS(d)の許可がおりるまで待った後(STEP03のYES)、試験用充放電を実施する(STEP04)。そして試験用充放電完了後に、試験用充放電にて得られたデータを元にして充放電可能な容量及び電力値の特性値テーブルのデータを更新する(STEP05)。
(2)試験用充放電について
本実施形態の試験用充放電について図4及び図5を用いて説明する。図4は、電池コントローラによる試験用充放電動作例を示すフローチャートであり、図5は、試験用充放電パターンの一例を示すグラフである。
本実施形態の試験用充放電について図4及び図5を用いて説明する。図4は、電池コントローラによる試験用充放電動作例を示すフローチャートであり、図5は、試験用充放電パターンの一例を示すグラフである。
この試験用充放電は、充放電量予測システムとして充電側や放電側負荷の状況に応じて余力あるときに実施する特定パターンによる充放電である。試験用充放電の求め方としては、ステップダウン充電及びステップダウン放電を行い、複数の電流水準における充電終止点及び放電終止点を一括して求める。そしてこの結果を元に、各電流値で充放電した場合の終止に至るまでの充放電容量を予測する。
ステップダウン充電及びステップダウン放電は、絶対値の大きな電流から充電または放電を行うものである。本実施形態では、3Cの条件で放電を行った後、2C、1Cの条件で放電を行う。その後、3Cの条件で充電を行った後、2C、1Cの条件で充電を行う。この電流の条件は、適宜選択することができる。すなわち、ステップダウン放電として、10Cから放電を始め、0.5Cまで段階的に電流の絶対値を小さくしていき放電することも、ステップダウン充電として、10Cから充電を始め、0.5Cまで段階的に電流の絶対値を小さくしていき充電することも可能である。
図5の(1)に示すように、まず3C(1時間率放電の3倍)で放電を行う。この放電は、放電終止点に達するまで続けられる(図4のSTEP101)。3C条件の放電が放電終止点に達したら、その時点の電池残量SOC_3Cd、電池温度T_3Cdと終止直前電池電圧V_3Cdを記憶する(図4のSTEP102)。
続いて図5の(2)に示すように、2Cでの放電を行う。この放電は、放電終止点に達するまで続けられる(図4のSTEP103)。2C条件の放電が放電終止点に達したら、その時点の電池残量SOC_2Cd、電池温度T_2Cdと終止直前電池電圧V_2Cdを記憶する(図4のSTEP104)。
同様に、図5の(3)に示すように、1Cでの放電を行う。この放電は、放電終止点に達するまで続けられる(図4のSTEP105)。1C条件の放電が放電終止点に達したら、その時点の電池残量SOC_1Cd、電池温度T_1Cdと終止直前電池電圧V_1Cdを記憶する(図4のSTEP106)。
次に、図5の(4)に示すように、3Cで充電を行う。この充電は、充電終止点に達するまで続けられる(図4のSTEP107)。3C条件の充電が充電終止点に達したら、その時点の電池残量SOC_3Cc、電池温度T_3Ccと周知直前電池電圧V_3Ccを記憶する(図4のSTEP108)。
続いて、図5の(5)に示すように、2Cでの充電を行う。この充電は、充電終止点に達するまで続けられる(図4のSTEP109)。2C条件の充電が充電終止点に達したら、その時点の電池残量SOC_2Cc、電池温度T_2Ccと終止直前電池電圧V_2Ccを記憶する(図4のSTEP110)。
同様に、図5の(6)に示すように、1Cでの充電を行う。この充電は、充電終止点に達するまで続けられる(図4のSTEP111)。1C条件の充電が充電終止点に達したら、その時点の電池残量SOC_1Cc、電池温度T_1Ccと終止直前電池電圧V_1Ccを記憶する(図4のSTEP112)。そして、図5の(7)に示すように、1Cでの放電を行い待機すべき電池残量状態まで戻して終了する(図4のSTEP113)。
以上の手順により、3C,2C,1Cでの充電時及び3C,2C,1Cでの放電時のデータを得ることができる。
以上の手順により、3C,2C,1Cでの充電時及び3C,2C,1Cでの放電時のデータを得ることができる。
(3)試験用充放電の結果について
上記のような試験用充放電によって、得られたデータを記憶部6において図6に示すような特性値テーブルとして記憶する。すなわち、図5のような試験用充放電では、各電流値における電池残量(SOC)、電池温度T、電池電圧Vとが求まる。図6では、特性値テーブルの一例を示すものであり、縦軸に各電流値、横軸に電池温度Tとし、各電流値と電池温度とにおける充電終止点(SOC)と放電終止点(SOC)とを示した表である。以下では、その方法について記載する。
上記のような試験用充放電によって、得られたデータを記憶部6において図6に示すような特性値テーブルとして記憶する。すなわち、図5のような試験用充放電では、各電流値における電池残量(SOC)、電池温度T、電池電圧Vとが求まる。図6では、特性値テーブルの一例を示すものであり、縦軸に各電流値、横軸に電池温度Tとし、各電流値と電池温度とにおける充電終止点(SOC)と放電終止点(SOC)とを示した表である。以下では、その方法について記載する。
まず、試験用充放電では、いくつかの電流値に対して得られた各電池の温度に対して、電池残量(SOC)がいくらになるまで充電できるか、また電池残量(SOC)がいくらになるまで放電できるか、及び終止直前の充電電力(Ah)、放電電力(Ah)が求められる。
しかし上記の充放電で得られる各電池温度は、実際に試験用充放電を行ったときの温度であり、一般に半端な値(例えば34.2℃等)である。一方、特性値テーブルは、図6に示すように区切りのよい温度の電池残量(SOC)を記憶する。そのため、特性値テーブルでは、試験用充放電での温度と電池残量(SOC)との関係を、区切りのよい温度と電池残量(SOC)に変換することが望ましい。即ち、図6のような−20℃,−10℃,0℃,10℃,20℃・・・のように切りが良い温度に対する電池残量(SOC)の表を作成することが好ましい。以下では、その方法について詳述する。
まず、図6データは、寿命初期(BOL:Beginning of Life)データとしては、予め同種の電池の標準特性として各指定温度において上述のパターンの充放電を行うことによって表の全ての欄の値を求めておき、出荷時にBMS12内の記憶部に記憶しておく。
そして、実使用状態において図5に示すごときパターン充放電を行うことで得られた以下の(1)〜(6)データを用いて、これらの新たに取得したデータが特性値テーブルによる内挿値となるように特性値テーブルを見直す。
(1) 3C充電 SOC_3Cc、T_3Cc、V_3Cc
(2) 2C充電 SOC_2Cc、T_2Cc、V_2Cc
(3) 1C充電 SOC_1Cc、T_1Cc、V_1Cc
(4) 1C放電 SOC_1Cd、T_1Cd、V_1Cd
(5) 2C放電 SOC_2Cd、T_2Cd、V_2Cd
(6) 3C放電 SOC_3Cd、T_3Cd、V_3Cd
(1) 3C充電 SOC_3Cc、T_3Cc、V_3Cc
(2) 2C充電 SOC_2Cc、T_2Cc、V_2Cc
(3) 1C充電 SOC_1Cc、T_1Cc、V_1Cc
(4) 1C放電 SOC_1Cd、T_1Cd、V_1Cd
(5) 2C放電 SOC_2Cd、T_2Cd、V_2Cd
(6) 3C放電 SOC_3Cd、T_3Cd、V_3Cd
すなわち、予め記憶された図6の特性値テーブルを試験用充放電で求めた(1)〜(6)の現在の電池残量(SOC)に基づいて更新する。その際には、試験用充放電で求めた電池残量(SOC)データを内挿する。すなわち、出荷時に予め記憶された−20℃,−10℃,0℃,10℃,20℃・・・のように区切りの良い温度の電池残量(SOC)データを、試験用充放電で求めた電池残量(SOC)を内挿することにより更新する。これにより、出荷時にBMS12内の記憶部6に記憶された特性データを更新し、新たな各温度・各電流値に対する充放電の終止点の特性値テーブルとして求める。
(4)充放電可能容量の予測方法について
次に図6の表を用いた充放電可能容量の予測方法について説明する。すなわち、本実施形態では、任意時点における温度、電流値、及び現在の電池残量(SOC)から充放電可能容量の予測を行う。
次に図6の表を用いた充放電可能容量の予測方法について説明する。すなわち、本実施形態では、任意時点における温度、電流値、及び現在の電池残量(SOC)から充放電可能容量の予測を行う。
まず、手順1として、与えられた温度と電流に対する充放電終止点(SOC)を図6の表から内挿して求める。次に、手順2として、現在の電池残量(SOC)、(これはBMS12によって常時推定される)と手順1で求めた終止点とから充放電可能な残量差を求める。この残量差が充放電可能容量(Ah)となる。
すなわち、現在の温度の充放電終止点または放電電終止点を図6から求める。そして、現在の電池残量(SOC)と、充放電終止点または放電電終止点の電池残量(SOC)との差を求める。つまり、現在の電池残量(SOC)と充放電終止点の電池残量(SOC)との差が充電可能な容量であり、現在の電池残量(SOC)と放電電終止点の電池残量(SOC)との差が放電可能な容量である。
[1−3.効果]
本実施形態の充放電量予測システムでは、高精度な充放電可能容量予測が可能となり、例えば余剰に発生している太陽光発電電力を蓄電池に充電することで吸収している途中に蓄電池が予期しない満充電に到達することや、充電が停止するとともに余剰電力が電力系統に流れ込んで電圧上昇などの問題による予期しない充放電停止を未然に防止しすることができる。これにより、常に計画的に蓄電池の管理を行い、電力系統の安定化を図ることが可能となる。
本実施形態の充放電量予測システムでは、高精度な充放電可能容量予測が可能となり、例えば余剰に発生している太陽光発電電力を蓄電池に充電することで吸収している途中に蓄電池が予期しない満充電に到達することや、充電が停止するとともに余剰電力が電力系統に流れ込んで電圧上昇などの問題による予期しない充放電停止を未然に防止しすることができる。これにより、常に計画的に蓄電池の管理を行い、電力系統の安定化を図ることが可能となる。
2.第2の実施形態
第2の実施形態にかかる充放電量予測システムは、第1の実施形態における充放電終始基準電池残量(SOC)表の種類を変更したものである。すなわち、図7に示すように、予め各温度ごとに展開した表を用意するものである。この表は、縦軸を電流値とし、横軸を電池残量(SOC)とする。この電流値と電池残量(SOC)から充放電可能容量を求める表である。
第2の実施形態にかかる充放電量予測システムは、第1の実施形態における充放電終始基準電池残量(SOC)表の種類を変更したものである。すなわち、図7に示すように、予め各温度ごとに展開した表を用意するものである。この表は、縦軸を電流値とし、横軸を電池残量(SOC)とする。この電流値と電池残量(SOC)から充放電可能容量を求める表である。
第2の実施形態では、図7の表を使用することで、指定温度、指定電池残量(SOC)、指定電流に対する充放電可能容量(Ah)を直接内挿によって求めることが可能となる。これにより、第1の実施形態と同様の効果を奏することができると同時に、処理負荷が軽くなるという効果を奏する。
3.他の実施形態
なお、本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、以下のような態様が考えられる。
なお、本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、以下のような態様が考えられる。
(A)前述の第1の実施形態では、全て定電流充放電としたが、定電力充放電とすることでであってもよい。この場合は、図8に示すように、試験用充放電によって得られる情報は各電池温度と各電力値に対する充電終止SOCと放電終止SOCとなる。図8では、定電力充放電による試験用充放電を基に、充放電時の電流と温度による充電終止点または放電終止点を示した図である。
図9は、定電力充放電における充放電可能電力量表である。図9に示すように、予め各温度ごとに展開した表を用意する。この表は、縦軸を電力値とし、横軸を電池残量(SOC)とする。この電力値と電池残量(SOC)から充放電可能容量を求める表である。
図9の表を使用することで、指定温度、指定電池残量(SOC)、指定電力に対する充放電可能容量(Ah)を直接内挿によって求めることが可能となる。これにより、第2の実施形態と同様の効果を奏することができる。
(B)充放電可能容量の代わりに、充放電可能時間としてもよい。定電流充放電の場合には容量と時間は相互に換算可能である。
(C)充放電可能容量や充放電可能時間を求めるのではなく、規定された時間(例えば30分間等)だけ充放電可能な電流値、または電力値を求めることも可能である。
すなわち、定電力充放電における充放電可能電流量の表より各定電流条件での終止点の基準電池残量(SOC)は求めることができる。しかし、EMS(d)側が知りたいのは、指定時間だけ充放電できる電流や電力である可能性もある。
その要求に対応するために、図10及び次の(1)〜(4)の工程を繰り返すことで、指定時間だけ充放電できる最大電流値や最大電力値が求められる。
(1)現在の電池残量(SOC)×(1時間/指定時間)=概略Cレート
(2)求まったCレートでの当該温度での放電終止電池残量(SOC)を求める
(3)(2)で求まった終止電池残量(SOC)により現在の電池残量(SOC)を補正する
(4)これを用いて(1)を再度行う
(1)現在の電池残量(SOC)×(1時間/指定時間)=概略Cレート
(2)求まったCレートでの当該温度での放電終止電池残量(SOC)を求める
(3)(2)で求まった終止電池残量(SOC)により現在の電池残量(SOC)を補正する
(4)これを用いて(1)を再度行う
すなわち、30℃において2時間に充放電できる最大電流値や最大電力値の求め方は、まず(1)により、概略Cレートを50%SOC ×(1時間/2時間)=1/4Cと求める。次に、放電終止電池残量(SOC)を30℃の、-1/3Cと-1/5Cとの間をとって-2%とする。そして、現SOCの50%SOCを終止SOCにより補正し、 50%SOC → 52%SOCとする。これにより概略Cレートを52%SOC ×(1時間/2時間)=0.26Cとして求める。
(D)試験用充放電において電流値を変更する間に、休止時間を含めてもよい。所定の休止を確保することにより、電池セルの温度の上昇を低減することができ、温度上昇の影響を低減することが可能となる。また、試験用充放電は、蓄電装置の充放電の必要性が比較的少ない時間帯等を選んで行うことも可能である。
(E)充放電終止時点の電池電圧データも特性値テーブルに含めておけば、終止時の充放電電力を予測することも可能となる。
(F)蓄電池の劣化防止の観点から、及び/又は、予測値のマージン確保の観点から、充放電終止点ではなくその直前の電圧までの充放電によるステップダウンを行っても良い。
(a)…蓄電装置
(b)…電池コントローラ
(c)…情報ネットワーク
(d)…EMS
11 …電池セル
12…電池管理システム
2 …電圧測定部
3 …電流測定部
4 …温度測定部
5 …制御部
6 …記憶部
7 …通信インターフェイス
(b)…電池コントローラ
(c)…情報ネットワーク
(d)…EMS
11 …電池セル
12…電池管理システム
2 …電圧測定部
3 …電流測定部
4 …温度測定部
5 …制御部
6 …記憶部
7 …通信インターフェイス
Claims (20)
- 蓄電装置と、パワーコンディショナー装置と、電力系統と、電池コントローラと、エネルギー管理装置とを備える充放電量予測システムにおいて、
前記電池コントローラは、一定の周期で前記エネルギー管理装置に対して試験用充放電の実施を要求する試験用充放電試験の実施要求手段を備え、
前記エネルギー管理装置は、前記電池コントローラに対して試験用充放電を許可する試験用充放電許可手段を備え、
前記蓄電装置は、蓄電装置内の二次電池の電圧計測手段と、当該二次電池の温度計測手段と、当該二次電池に所定の電流値で定電流充電及び又は定電流放電を行う充放電手段と、データ処理手段と、データ記憶手段とを備え、
前記試験用充放電試験の実施要求手段の試験用充放電の実施を要求が、前記試験用充放電許可手段により許可された場合には、試験用充放電を行うことを特徴とする充放電量予測システム。 - 前記試験用充放電は、複数の電流値を用いて電流絶対値の大きい方から順に定電流充電又は定電流放電を行い、充放電終止条件到達後に次に絶対値の大きな電流値で充電又は放電を行うことを繰り返すことによって、該複数電流値に対する充放電終止点を求めるものであることを特徴とする請求項1に記載の充放電量予測システム。
- 前記試験用充放電により、前記蓄電装置内の二次電池の残量、温度、及び電流の条件に対する充放電可能電流容量を予測することを特徴とする請求項2に記載の充放電量予測システム。
- 前記試験用充放電により、前記蓄電装置内の二次電池の残量、温度、及び電流の条件に対する充放電可能時間を予測することを特徴とする請求項2に記載の充放電量予測システム。
- 前記試験用充放電により、前記蓄電装置内の二次電池の残量、温度、及び充放電時間の条件に対する充放電可能電流値を予測することを特徴とする請求項2に記載の充放電量予測システム。
- 前記試験用充放電は、複数の電力値を用いて電力絶対値の大きい方から順に定電力充電又は定電力放電を行い、充放電終止条件到達後に次に絶対値の大きな電力値で充電又は放電を行うことを繰り返すことによって、該複数電力値に対する充放電終止点を求めるものであることを特徴とする請求項1に記載の充放電量予測システム。
- 前記試験用充放電により、前記蓄電装置内の二次電池の残量、温度、電力の条件に対する充放電可能電力量を予測することを特徴とする請求項6に記載の充放電量予測システム。
- 前記試験用充放電により、前記蓄電装置内の二次電池の残量、温度、電力の条件に対する充放電可能時間を予測することを特徴とする請求項6に記載の充放電量予測システム。
- 前記試験用充放電により、前記蓄電装置内の二次電池の残量、温度、充放電時間の条件に対する充放電可能電力値を予測することを特徴とする請求項6に記載の充放電量予測システム。
- 前記試験用充放電は、蓄電装置の充放電の必要性が比較的少ない時間帯等を選んで行うものであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の充放電量予測システム。
- 蓄電装置と、パワーコンディショナー装置と、電力系統と、電池コントローラと、エネルギー管理装置とを備え、
前記電池コントローラは、一定の周期で前記エネルギー管理装置に対して試験用充放電の実施を要求する試験用充放電試験の実施要求ステップを行い、
前記エネルギー管理装置は、前記電池コントローラに対して試験用充放電を許可する試験用充放電許可ステップを行い、
前記蓄電装置は、蓄電装置内の二次電池の電圧計測ステップと、当該二次電池の温度計測ステップと、当該二次電池に所定の電流値で定電流充電及び又は定電流放電を行う充放電ステップと、データ処理ステップと、データ記憶ステップとを行い、
前記試験用充放電試験の実施要求ステップによる試験用充放電の実施要求が、試験用充放電許可ステップにより許可された場合には、試験用充放電を行うことを特徴とする充放電量予測方法。 - 前記試験用充放電は、複数の電流値を用いて電流絶対値の大きい方から順に定電流充電又は定電流放電を行い、充放電終止条件到達後に次に絶対値の大きな電流値で充電又は放電を行うことを繰り返すことによって、該複数電流値に対する充放電終止点を求めるものであることを特徴とする請求項11に記載の充放電量予測方法。
- 前記試験用充放電により、前記蓄電装置内の二次電池の残量、温度、及び電流の条件に対する充放電可能電流容量を予測することを特徴とする請求項12に記載の充放電量予測方法。
- 前記試験用充放電により、前記蓄電装置内の二次電池の残量、温度、及び電流の条件に対する充放電可能時間を予測することを特徴とする請求項12に記載の充放電量予測方法。
- 前記試験用充放電により、前記蓄電装置内の二次電池の残量、温度、及び充放電時間の条件に対する充放電可能電流値を予測することを特徴とする請求項12に記載の充放電量予測方法。
- 前記試験用充放電は、複数の電力値を用いて電力絶対値の大きい方から順に定電力充電又は定電力放電を行い、充放電終止条件到達後に次に絶対値の大きな電力値で充電又は放電を行うことを繰り返すことによって、該複数電力値に対する充放電終止点を求めるものであることを特徴とする請求項11に記載の充放電量予測方法。
- 前記試験用充放電により、前記蓄電装置内の二次電池の残量、温度、電力の条件に対する充放電可能電力量を予測することを特徴とする請求項16に記載の充放電量予測方法。
- 前記試験用充放電により、前記蓄電装置内の二次電池の残量、温度、電力の条件に対する充放電可能時間を予測することを特徴とする請求項16に記載の充放電量予測方法。
- 前記試験用充放電により、前記蓄電装置内の二次電池の残量、温度、充放電時間の条件に対する充放電可能電力値を予測することを特徴とする請求項16に記載の充放電量予測方法。
- 前記試験用充放電は、前記蓄電装置の充放電の必要性が比較的少ない時間帯等を選んで行うものであることを特徴とする請求項11〜19のいずれか1項に記載の充放電量予測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012044888A JP2013183509A (ja) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | 充放電量予測システム及び充放電量予測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012044888A JP2013183509A (ja) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | 充放電量予測システム及び充放電量予測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013183509A true JP2013183509A (ja) | 2013-09-12 |
Family
ID=49273818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012044888A Pending JP2013183509A (ja) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | 充放電量予測システム及び充放電量予測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2013183509A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016056527A (ja) * | 2014-09-05 | 2016-04-21 | 日立建機株式会社 | ハイブリッド式建設機械 |
| WO2016135853A1 (ja) | 2015-02-24 | 2016-09-01 | 株式会社東芝 | 蓄電池管理装置、方法及びプログラム |
| JP2017221016A (ja) * | 2016-06-07 | 2017-12-14 | 日立化成株式会社 | 車両およびその電池状態検知システム |
| US10644359B2 (en) | 2015-09-15 | 2020-05-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Storage battery controlling device, controlling method, non-transitory computer readable medium, power storage system, and power system |
| JP2020137225A (ja) * | 2019-02-18 | 2020-08-31 | 株式会社東芝 | 無停電電源システム、制御装置及び性能測定方法 |
| US11035905B1 (en) | 2018-01-09 | 2021-06-15 | Lg Chem, Ltd. | Apparatus and method for testing performance of battery cell |
| CN114251225A (zh) * | 2020-09-25 | 2022-03-29 | 乌本产权有限公司 | 在风能设备中不间断的供电装置 |
| CN115113046A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-09-27 | 河南新太行电源股份有限公司 | 一种快速评估电池最大放电倍率的测试方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0817477A (ja) * | 1994-06-28 | 1996-01-19 | Mitsuoka Denki Seisakusho:Kk | 二次電池の容量推定方法、劣化診断方法、及び充電装置 |
| JPH08154345A (ja) * | 1994-11-29 | 1996-06-11 | Toshiba Corp | 無停電電源装置 |
| JPH10253725A (ja) * | 1997-03-13 | 1998-09-25 | Omron Corp | バッテリー状態計測方法及び装置 |
| JP2009232664A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Toshiba Corp | 組電池の充電方法及び組電池システム |
| JP2010233353A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 電力供給システムおよび電力供給方法 |
| JP2011010417A (ja) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Hitachi Ltd | 無停電電源装置 |
| JP2011120323A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-16 | Kyocera Corp | 制御装置、制御システム及び制御方法 |
-
2012
- 2012-02-29 JP JP2012044888A patent/JP2013183509A/ja active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0817477A (ja) * | 1994-06-28 | 1996-01-19 | Mitsuoka Denki Seisakusho:Kk | 二次電池の容量推定方法、劣化診断方法、及び充電装置 |
| JPH08154345A (ja) * | 1994-11-29 | 1996-06-11 | Toshiba Corp | 無停電電源装置 |
| JPH10253725A (ja) * | 1997-03-13 | 1998-09-25 | Omron Corp | バッテリー状態計測方法及び装置 |
| JP2009232664A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Toshiba Corp | 組電池の充電方法及び組電池システム |
| JP2010233353A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 電力供給システムおよび電力供給方法 |
| JP2011010417A (ja) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Hitachi Ltd | 無停電電源装置 |
| JP2011120323A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-16 | Kyocera Corp | 制御装置、制御システム及び制御方法 |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016056527A (ja) * | 2014-09-05 | 2016-04-21 | 日立建機株式会社 | ハイブリッド式建設機械 |
| WO2016135853A1 (ja) | 2015-02-24 | 2016-09-01 | 株式会社東芝 | 蓄電池管理装置、方法及びプログラム |
| KR20160112924A (ko) | 2015-02-24 | 2016-09-28 | 가부시끼가이샤 도시바 | 축전지 관리 장치, 방법 및 프로그램 |
| EP3086133A4 (en) * | 2015-02-24 | 2017-06-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Storage battery management device, method and program |
| US10205335B2 (en) | 2015-02-24 | 2019-02-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Storage battery management device, method, and computer program product |
| US10644359B2 (en) | 2015-09-15 | 2020-05-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Storage battery controlling device, controlling method, non-transitory computer readable medium, power storage system, and power system |
| JP2017221016A (ja) * | 2016-06-07 | 2017-12-14 | 日立化成株式会社 | 車両およびその電池状態検知システム |
| US11035905B1 (en) | 2018-01-09 | 2021-06-15 | Lg Chem, Ltd. | Apparatus and method for testing performance of battery cell |
| JP2020137225A (ja) * | 2019-02-18 | 2020-08-31 | 株式会社東芝 | 無停電電源システム、制御装置及び性能測定方法 |
| JP7254556B2 (ja) | 2019-02-18 | 2023-04-10 | 株式会社東芝 | 無停電電源システム、制御装置及び性能測定方法 |
| CN114251225A (zh) * | 2020-09-25 | 2022-03-29 | 乌本产权有限公司 | 在风能设备中不间断的供电装置 |
| JP2022054443A (ja) * | 2020-09-25 | 2022-04-06 | ヴォッベン プロパティーズ ゲーエムベーハー | 風力発電設備の無停電電源 |
| US11563341B2 (en) | 2020-09-25 | 2023-01-24 | Wobben Properties Gmbh | Uninterruptible power supply in wind power installations |
| JP7526153B2 (ja) | 2020-09-25 | 2024-07-31 | ヴォッベン プロパティーズ ゲーエムベーハー | 風力発電設備の無停電電源 |
| CN115113046A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-09-27 | 河南新太行电源股份有限公司 | 一种快速评估电池最大放电倍率的测试方法 |
| CN115113046B (zh) * | 2022-07-14 | 2022-12-16 | 河南新太行电源股份有限公司 | 一种快速评估电池最大放电倍率的测试方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2013183509A (ja) | 充放電量予測システム及び充放電量予測方法 | |
| JP6729985B2 (ja) | 蓄電池システム充電制御装置、蓄電池システム及び蓄電池充電制御方法 | |
| JP6383500B2 (ja) | 蓄電池制御装置、制御方法、プログラム、蓄電システム、電力システム | |
| JP4586832B2 (ja) | 電動車両 | |
| JP6548387B2 (ja) | 二次電池の充電状態推定方法および推定装置 | |
| CN103918120B (zh) | 铅蓄电池系统 | |
| US10031185B2 (en) | Method for determining a state of charge and remaining operation life of a battery | |
| CN110909443A (zh) | 一种高精度电池组充电剩余时间估算方法及系统 | |
| JP2018147827A (ja) | 充放電制御装置、使用条件作成装置、プログラム、及び蓄電システム | |
| JP6174963B2 (ja) | 電池制御システム | |
| US11428747B2 (en) | Degradation estimating device, degradation estimating method, and computer program | |
| WO2012132160A1 (ja) | 劣化測定装置、二次電池パック、劣化測定方法、およびプログラム | |
| WO2015129117A1 (ja) | 二次電池のsoc推定装置 | |
| JP7359350B2 (ja) | 電池電力算出装置および方法 | |
| WO2018117105A1 (ja) | 蓄電素子の管理装置、蓄電装置、太陽光発電システム、劣化量の推定方法およびコンピュータプログラム | |
| KR101555660B1 (ko) | 이차전지의 충전량 유지 장치 및 방법 | |
| JP2020092598A (ja) | 充電パターン作成装置、充電制御装置、充電パターン作成方法、プログラム、及び蓄電システム | |
| US20240183912A1 (en) | Battery management device, battery management method, and electric power storage system | |
| JP7169917B2 (ja) | 二次電池の制御装置及び二次電池の制御方法 | |
| JP2014017982A (ja) | 充放電電力配分方法、及び電池コントローラ | |
| CN113193579A (zh) | 一种储能系统及其荷电状态值的校正方法 | |
| Taylor et al. | Optimal operation of grid-tied energy storage systems considering detailed device-level battery models | |
| Khasawneh et al. | Evaluation and sizing of energy storage systems for microgrids | |
| JPWO2020250342A1 (ja) | 充放電制御装置および充放電制御方法 | |
| JP5851514B2 (ja) | 電池制御装置、二次電池システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150213 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151127 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151222 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160510 |