特許 6184815 二次電池システムおよびその制御方法ならびにプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6184815

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】二次電池システムおよびその制御方法ならびにプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20170814BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20170814BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20170814BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 B

   H02J7/02 H

   H02J7/04 A

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-194223(P2013-194223)

(22)【出願日】2013年9月19日

(65)【公開番号】特開2015-61426(P2015-61426A)

(43)【公開日】2015年3月30日

【審査請求日】2016年7月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(72)【発明者】

【氏名】丸山 真範

【審査官】 緑川 隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０９０３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１９６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０６２９４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００−７／１２，７／３４−７／３６

Ｈ０１Ｍ １０／４２−１０／４８

Ｂ６０Ｌ １１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直列に接続された複数の電池セルと、
前記電池セルの充放電制御を行う電池管理装置と、を含む組電池を備え、
前記電池管理装置は、前記組電池の計測時点における満充電時の総電力容量を算出する総電力容量算出手段と、前記組電池の目標充電量を算出する目標充電量算出手段と、前記計測時点における前記組電池の満充電時の総電力容量および前記組電池の目標充電量をもとに前記組電池のＳＯＣ目標値を設定するＳＯＣ目標値設定手段を備え、
前記目標充電量は、最低充電量と需要予測充電量の合計であり、
前記最低充電量のＳＯＣは、非常事態発生時に整備可能な箇所に到達するのに必要なリンプホーム分充電量のＳＯＣと、前記各電池セル間のＳＯＣの差を考慮したばらつき考慮分充電量のＳＯＣとの合計であり、
前記組電池のＳＯＣが前記ＳＯＣ目標値に達するまで充放電制御を行うことを特徴とする二次電池システム。

【請求項2】

前記目標充電量は、最低充電量と需要予測充電量の合計である請求項１に記載の二次電池システム。

【請求項3】

前記需要予測充電量は、前記組電池の前記ＳＯＣ目標値までの充放電完了後、充電量を消費し次の充電が必要な場合の予測される充電量である請求項１または２に記載の二次電池システム。

【請求項4】

直列に接続された複数の電池セルと、
前記電池セルの充放電制御を行う電池管理装置と、を含む組電池を備え、
前記電池管理装置は、計測時点における前記組電池の満充電時の総電力容量を算出する総電力容量算出ステップと、前記組電池の目標充電量を算出する目標充電量算出ステップと、前記計測時点における前記組電池の満充電時の総電力容量および前記組電池の目標充電量をもとに前記組電池のＳＯＣ目標値を設定するＳＯＣ目標値設定ステップを備え、
前記目標充電量は、最低充電量と需要予測充電量の合計であり、
前記最低充電量のＳＯＣは、非常事態発生時に整備可能な箇所に到達するのに必要なリンプホーム分充電量のＳＯＣと、前記各電池セル間のＳＯＣの差を考慮したばらつき考慮分充電量のＳＯＣとの合計であり、
前記組電池のＳＯＣが前記ＳＯＣ目標値に達するまで充放電制御を行うことを特徴とする二次電池システムの制御方法。

【請求項5】

直列に接続された複数の電池セルと、
前記電池セルの充放電制御を行う電池管理装置と、を含む組電池を備え、
前記電池管理装置は、計測時点における前記組電池の満充電時の総電力容量を算出する総電力容量算出プログラムと、前記組電池の目標充電量を算出する目標充電量算出プログラムと、前記計測時点における前記組電池の満充電時の総電力容量および前記組電池の目標充電量をもとに前記組電池のＳＯＣ目標値を設定するＳＯＣ目標値設定プログラムを備え、
前記目標充電量は、最低充電量と需要予測充電量の合計であり、
前記最低充電量のＳＯＣは、非常事態発生時に整備可能な箇所に到達するのに必要なリンプホーム分充電量のＳＯＣと、前記各電池セル間のＳＯＣの差を考慮したばらつき考慮分充電量のＳＯＣとの合計であり、
前記組電池のＳＯＣが前記ＳＯＣ目標値に達するまで充放電制御を行う処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二次電池システムに関し、より具体的には電池管理装置によって充放電制御を行う二次電池システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

二次電池には、エネルギー密度が高く常温でも運用可能であるものがあり、例えば電気バスなどの用途に使用されている。バスとしては、一般に内燃機関を使用したバスが多用されており、１０年程度の寿命がある。同様に電気バスについても同等の年数の使用が期待されるが、二次電池の寿命はその水準に至っていない。そこで、二次電池の特性を鑑み、二次電池を長寿命化する運用方法についての様々な方法が検討されている。

【0003】

例えば二次電池は、使用に伴い徐々に劣化することが知られている。
そこで、例えば内燃機関と二次電池を用いたハイブリッド車両では、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ／総電力容量に対する充電量の相対比率）の目標値を一定値、例えば５０％とし充放電を行う方法などが知られている。
その一方で、二次電池が劣化するにつれて総電力容量は徐々に減少する。前述したように常にＳＯＣの目標値を５０％とすると、劣化した二次電池では新品の二次電池と比較して総電力容量が減るため、同じＳＯＣであれば充電量が減ることとなり、新品と同等の能力を発揮できないこととなる。
そこで、例えば特許文献１には、ハイブリッド車の車両用電池において、電池の劣化の進行に応じて電池のＳＯＣの目標値を高くすることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３９１５２５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１に開示された発明では、電池の劣化に伴う出力低下を補償することが目的であるため、ＳＯＣの目標値は電池の劣化状態と温度とから適当な値に設定されるに過ぎず、それが必要な充電量をまかなえるか否かが不明確であるという問題があった。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、電池の劣化に応じてＳＯＣの目標値を変化させる場合に、その運用に応じた適切なＳＯＣの目標値を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の二次電池システムおよびその制御方法ならびにプログラムは以下の手段を採用する。
直列に接続された複数の電池セルと、前記電池セルの充放電制御を行う電池管理装置と、を含む組電池を備え、前記電池管理装置は、計測時点における前記組電池の満充電時の総電力容量を算出する総電力容量算出手段と、前記組電池の目標充電量を算出する目標充電量算出手段と、前記計測時点における前記組電池の満充電時の総電力容量および前記組電池の目標充電量をもとに前記組電池のＳＯＣ目標値を設定するＳＯＣ目標値設定手段を備え、前記目標充電量は、最低充電量と需要予測充電量の合計であり、前記最低充電量のＳＯＣは、非常事態発生時に整備可能な箇所に到達するのに必要なリンプホーム分充電量のＳＯＣと、前記各電池セル間のＳＯＣの差を考慮したばらつき考慮分充電量のＳＯＣとの合計であり、前記組電池のＳＯＣが前記ＳＯＣ目標値に達するまで充放電制御を行うことを特徴とする二次電池システムを採用する。

【0008】

本発明によれば、ＳＯＣ目標値が、計測時点における満充電時の総電力容量と目標充電量をもとに算出されることから、電池に充電されている充電量を直接計測できない組電池であってもこの充電量に対するＳＯＣを検出し、ＳＯＣ目標値まで充放電が可能となる。また、このＳＯＣを利用して間接的に充電量を管理することができる。
さらに、組電池の劣化に応じて変化する満充電時の総電力容量をもとにＳＯＣ目標値を設定するため、組電池が劣化していない場合は組電池を低いＳＯＣの範囲で利用できるとともに、組電池が劣化した場合においては必要な充電量が確保できる。これにより、組電池が劣化していない場合はＳＯＣを低く抑えることができるため、二次電池システムの長寿命化がはかれる。
また本発明によれば、最低充電量のＳＯＣを、リンプホーム分充電量のＳＯＣとばらつき考慮分充電量のＳＯＣの合計とするため、充電を行う直前の充電量が可及的に少ない場合においても、障害などが発生した場合に始発点などに戻るのに必要なリンプホーム分充電量および各電池セルごとの充電量すなわちＳＯＣのばらつきを考慮しておくことができ、非常事態に備え最低限の余裕を持たせるとともに組電池の特性を考慮することで安全な運用が可能である。

【0009】

上記発明において、前記目標充電量は、最低充電量と需要予測充電量の合計であるとしてもよい。

【0010】

本発明によれば、目標充電量を最低充電量と需要予測充電量とから算出するため、二次電池システムの運用に最低限必要な充電量を目標として設定することができる。

【0013】

上記発明において、前記需要予測充電量は、前記組電池の前記ＳＯＣ目標値までの充放電完了後、充電量を消費し次の充電が必要な場合の予測される充電量であるとしてもよい。

【0014】

本発明によれば、需要予測充電量が、充放電が完了し始動してから次の充電を行うまでに必要な充電量の予測値であることから、天候、温度、曜日など電池の需要に関する様々な条件を考慮してその条件に応じた需要の予測を行った充電量を設定することができ、様々な運用条件に応用可能である。

【0015】

本発明は、直列に接続された複数の電池セルと、前記電池セルの充放電制御を行う電池管理装置と、を含む組電池を備え、前記電池管理装置は、計測時点における前記組電池の満充電時の総電力容量を算出する総電力容量算出ステップと、前記組電池の目標充電量を算出する目標充電量算出ステップと、前記計測時点における前記組電池の満充電時の総電力容量および前記組電池の目標充電量をもとに前記組電池のＳＯＣ目標値を設定するＳＯＣ目標値設定ステップを備え、前記目標充電量は、最低充電量と需要予測充電量の合計であり、前記最低充電量のＳＯＣは、非常事態発生時に整備可能な箇所に到達するのに必要なリンプホーム分充電量のＳＯＣと、前記各電池セル間のＳＯＣの差を考慮したばらつき考慮分充電量のＳＯＣとの合計であり、前記組電池のＳＯＣが前記ＳＯＣ目標値に達するまで充放電制御を行うことを特徴とする二次電池システムの制御方法を提供する。

【0016】

本発明は、直列に接続された複数の電池セルと、前記電池セルの充放電制御を行う電池管理装置と、を含む組電池を備え、前記電池管理装置は、計測時点における前記組電池の満充電時の総電力容量を算出する総電力容量算出プログラムと、前記組電池の目標充電量を算出する目標充電量算出プログラムと、前記計測時点における前記組電池の満充電時の総電力容量および前記組電池の目標充電量をもとに前記組電池のＳＯＣ目標値を設定するＳＯＣ目標値設定プログラムを備え、前記目標充電量は、最低充電量と需要予測充電量の合計であり、前記最低充電量のＳＯＣは、非常事態発生時に整備可能な箇所に到達するのに必要なリンプホーム分充電量のＳＯＣと、前記各電池セル間のＳＯＣの差を考慮したばらつき考慮分充電量のＳＯＣとの合計であり、前記組電池のＳＯＣが前記ＳＯＣ目標値に達するまで充放電制御を行う処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供する。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、電池管理装置により劣化に応じて目標充電量と満充電時の総電力容量をもとにＳＯＣ目標値を設定するので、その運用に応じた適切なＳＯＣ目標値を定めることができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態にかかる二次電池システムを示した概略構成図である。

【図2】本発明の一実施形態にかかる二次電池システムにおいて新品電池と劣化電池の満充電量と各ＳＯＣを示したグラフである。

【図3】本発明の一実施形態にかかる二次電池システムのプログラムを用いた場合の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、本発明に係る二次電池システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。
以下、本発明の一実施形態について、図１を用いて説明する。
図１には、本実施形態に係る二次電池システムの概略構成が示されている。
図１に示されるように、二次電池システム１は、組電池１０と、モータやインバータ等の負荷２０と、外部の充電器５０と接続する部材である充電コンセント３０と、組電池１０と回路との接続を行う遮断器４０とを主な構成として備えている。
また、組電池１０は、電池管理装置１１と、電流センサ１３と、電圧検出器１５と、電池セル１７とを内部に備えている。直列に接続された各電池セル１７毎に電圧検出器１５が配置されている。直列に接続された各電池セル１７の一方の端に電流センサ１３が接続されており、さらに、電流センサ１３は遮断器４０に接続されている。
充電コンセント３０が外部の充電器５０に備えられた充電プラグ６０と接続されることにより、二次電池システム１の充電を行う。
二次電池システム１の放電は、負荷２０にて行われる。
なお、組電池１０を構成する各電池セル１７は二次電池であり、リチウムイオン電池、鉛電池、ニッケル水素電池等であり、特に限定されないが、出力密度、エネルギー密度が高いことからリチウムイオン電池が好ましく用いられる。

【0020】

電池管理装置１１は、電流センサ１３、各電圧検出器１５、遮断器４０及び充電コンセント３０に接続されている。充電コンセント３０が充電プラグ６０と接続されている場合は、電池管理装置１１は充電コンセント３０及び充電プラグ６０を通じて充電器５０まで接続されることとなる。
電池管理装置１１が充電器５０に接続されている場合は、電池管理装置１１は充電の制御を行う。
また、電池管理装置１１は遮断器４０のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
さらに、電池管理装置１１は、電流センサ１３から電流値を、電圧検出器１５から電圧値を取得する。これらにより、電池管理装置１１は、組電池１０のＳＯＣ等といった組電池１０に関する様々な情報の取得および算出、電流の保護、過充電保護、過放電保護など組電池１０に関わる様々な制御を行うものである。
また、電池管理装置１１は、総電力容量算出手段１１１、目標充電量算出手段１１２及びＳＯＣ目標値設定手段１１３の各手段を備えている。

【0021】

図１のような組電池１０においては、充電量を直接計測することができない。時間と共に常に変動する充電量に対し、本願では総電力容量に対する充電量の相対比率であるＳＯＣの検出を行うものとする。
また、ＳＯＣを検出するとともに、組電池１０の劣化度を検出する。組電池１０の劣化度については、満充電時の総電力容量の変化から算出できる。満充電時の総電力容量は、ＳＯＣ及びそのＳＯＣに応じた放電量から総電力容量算出手段１１１により算出される。

【0022】

組電池１０を放置し無負荷状態となった場合の電圧をＯＣＶ（Open Circuit Voltage／オープンサーキット電圧）といい、これが電圧検出器１５にて検出される。このＯＣＶは、組電池１０のＳＯＣと比例していることから、ＯＣＶを検出することで組電池１０のＳＯＣが判明する。電気バスにおいて、組電池１０を使用していない場合はすなわち停止している場合などであり、電池管理装置１１は不使用時にＯＣＶを検出することでその計測時点でのＳＯＣを確定させることができる。
また組電池１０の使用時、すなわち電気バスにおける走行中などでは、走行中に利用したＳＯＣとその間の放電量とから総電力容量算出手段１１１が満充電時の組電池１０の総電力容量を算出することができる。また組電池１０の総電力容量は、使用に伴う劣化により値が小さくなるため、電池管理装置１１は、総電力容量の減少率から組電池１０の劣化度を推測することができる。
このように、組電池１０の使用・不使用において互いに各値に対し補正をかけることにより、電池管理装置１１は組電池１０の総電力容量、計測時点でのＳＯＣ及び組電池１０の劣化度をより正確に検出することができる。

【0023】

前述したように、組電池１０は使用に伴い徐々に劣化する。そして、様々な要因により、その劣化の進行度合いには電池ごとに差がある。また、ＳＯＣを毎回高い値まで充電して使用することや、ＳＯＣが大きく変動するような使用方法は、組電池１０の劣化に対して大きな影響を与え、劣化を進める原因となり得る。
そこで本発明では、ＳＯＣ目標値を運用に最低限必要な充電量に対するＳＯＣとして設定することで、ＳＯＣを低い値の範囲で運用することについて検討する。

【0024】

以下に、ＳＯＣ目標値の算出方法について述べる。
目標充電量をＷtarget［Ｗｈ］とすると、Ｗtargetは運用に最低限必要な充電量としたため、最低充電量（Ｗlowest［Ｗｈ］とする）及び予測される消費電力をもとに算出した需要予測充電量（Ｗoperation［Ｗｈ］とする）とから目標充電量算出手段１１２により算出されるものとする。
よって、ＳＯＣ目標値をＳＯＣtargetとすると、ＳＯＣtargetは以下の（１）式で表される。
ＳＯＣtarget＝（Ｗtarget／Ｗfull）×１００
＝｛（Ｗlowest＋Ｗoperation）／Ｗfull｝×１００
＝ＳＯＣlowest＋ＳＯＣoperation・・・（１）
式（１）において、Ｗfull［Ｗｈ］は計測時点における満充電時の総電力容量、ＳＯＣlowestは最低充電量のＳＯＣ、ＳＯＣoperationは需要予測充電量のＳＯＣである。各ＳＯＣの詳細については後述する。

【0025】

まず、最低充電量のＳＯＣについて述べる。
二次電池システム１において、最もＳＯＣが低くなる時、すなわち充電直前の充電量を最低充電量とし、このＳＯＣの値を最低充電量のＳＯＣとする。この最低充電量は、障害発生などの非常事態時に、始発点など整備可能な箇所に到達するのに必要な電力量であるリンプホーム分充電量と、組電池１０内の各電池セル１７間のＳＯＣの差を考慮したばらつき考慮分充電量との合計であるとできる。

【0026】

障害が発生した場合、始発点、例えば電気バスの場合であれば出発点である車庫へ戻るのに必要な充電量は、組電池１０の使用条件が同一であればＳＯＣによらず一定である。
リンプホーム分充電量をＷlimp［Ｗｈ］とすると、これに対応するＳＯＣ、リンプホーム分充電量のＳＯＣは以下の（２）式で表される。
ＳＯＣlimp＝（Ｗlimp／Ｗfull）×１００・・・（２）
式（２）で表されるように、ＳＯＣlimpは組電池１０の劣化が進行すると分母であるＷfullが小さくなるため、総電力容量に占めるリンプホーム分充電量の割合、すなわちＳＯＣlimpは大きくなるといえる。

【0027】

また、電池セル１７は新品であってもその電圧にばらつきがあることが分かっている。例えば直列内の各電池セル１７の電圧にばらつきがある場合、充電時に平均よりも電圧が高い電池セル１７が過充電となったり、放電時には平均よりも電圧が低い電池セル１７が過放電となる可能性がある。電池管理装置１１では、直列に接続された電池セル１７内でのＳＯＣのばらつきが拡大しないようにするため、電圧の高い電池セル１７を放電し、ＳＯＣのばらつきを一定以下に保つ制御を行っている。この各電池セル１７のＳＯＣのばらつきの限度をＳＯＣdispersionとする。またこの場合の充電量をＷdispersion［Ｗｈ］とすると、ＳＯＣdispersionは以下の（３）式で表される。
ＳＯＣdispersion＝（Ｗdispersion／Ｗfull）×１００・・・（３）

【0028】

上記のように求めたＳＯＣlimp及びＳＯＣdispersionより、最低ＳＯＣであるＳＯＣlowestを算出する。この算出式は以下の（４）式で表される。
ＳＯＣlowest＝ＳＯＣlimp＋ＳＯＣdispersion・・・（４）

【0029】

次に、需要予測ＳＯＣについて述べる。
電気バスに搭載された組電池１０の場合、運行に必要なＳＯＣは様々な条件により変動する。
例えば、一日の運行で最も高いＳＯＣの値と最も低いＳＯＣの値の差を一日のＳＯＣの変動量であるとしＳＯＣdayと表す。また、この時の充電量の振れ幅をＷday［Ｗｈ］とする。
一日の運行に必要な充電量の振れ幅Ｗdayは、季節の変化によるエアコンなど補機動力の使用電力量の変動や、曜日などによる需要の波動によって日々変動するため、一定の値を設定するのには問題がある。そこで、運行に必要な充電量の振れ幅の予測値をＷoperation［Ｗｈ］とし、これを推定する方法について以下に述べる。

【0030】

前述したように、Ｗdayは日々変動する。そこで、日単位の時定数Ｔｆ［ｄａｙ］にて平均値をとることでＷaverage［Ｗｈ］を求める。平均電力Ｗaverageは以下の（５）式で表される。
Ｗaverage＝｛（Ｗaverage^-1−Ｗday）／Ｔf｝＋Ｗaverage^-1・・・（５）
このＷaverageをＷoperationとすることが考えられる。

【0031】

平均電力Ｗaverageを予測値Ｗoperationとして使用した場合、実測値が予測値Ｗoperationから大きく外れることは少ないと考えられる。しかし、気温が平均値を上回る日や、乗客数が平均値を上回る日などでは、需要予測ＳＯＣだけでは足りず、組電池１０のＳＯＣは設定した最低ＳＯＣを下回ることとなる。つまり、この場合に非常事態が発生すると、リンプホームを行えない可能性がある。また平均をとっていることから、理論上約半分の確率で予測値は外れることとなる。

【0032】

上記のように最低ＳＯＣを下回ることのない運行に必要な充電量の振れ幅の予測値の推定方法として、一日の運行に必要な充電量の振れ幅のピーク値を予測値とする方法が考えられる。
この方法では、運行実績の中で最も大きなＷdayで、Ｗdayのピーク値Ｗdaymax［Ｗｈ］を更新する。このＷdaymaxはそれまでの実績の中で最も大きなＷdayであるためこれをＷoperationとすることにより、組電池１０に対する負荷の大きな日であっても、概ね事前に設定した最低ＳＯＣを下回らないように需要予測ＳＯＣを設定することが可能であると考えられる。
但し、運行実績を通しての最大消費電力量が基準となるため、例えば補機動力の使用電力量が小さくなる季節や、乗客の少ない休日などではこの需要予測ＳＯＣは過大な値となることが予測される。

【0033】

前述したように、Ｗaverageでは平均よりも二次電池に対する負荷が大きい場合に対応できない、すなわち需要予測ＳＯＣでは足りない。一方、Ｗdaymaxでは需要予測ＳＯＣに余剰が発生しやすい。
そこで、一日の運行に必要な充電量の振れ幅の平均からの乖離量をＷestrangement［Ｗｈ］とする。Ｗestrangementは以下の（６）式で表される。
Ｗestrangement＝｜Ｗday−Ｗaverage｜・・・（６）
これを用いて、Ｗoperationを以下の（７）式で表す。
Ｗoperation＝Ｗaverage＋Ｗestrangement・・・（７）
これにより、平均電力を基準として、さらに余裕を見込んだ予測値を設定することができると考えられる。

【0034】

式（７）で算出した運行に必要な充電量の振れ幅の予測値Ｗoperationから、運行に必要なＳＯＣの振れ幅の予測値ＳＯＣoperationを以下の（８）式で表す。
ＳＯＣoperation＝（Ｗoperation／Ｗfull）×１００・・・（８）

【0035】

組電池１０のＳＯＣ目標値であるＳＯＣtargetは式（１）のように、式（４）で算出したＳＯＣlowest及び式（８）で算出したＳＯＣoperationの和から求められる。そして、ＳＯＣ目標値設定手段１１３により設定されたＳＯＣtargetを組電池１０のＳＯＣの目標値として充放電を行うことにより、組電池１０の劣化に応じて運行に必要な最低限度のＳＯＣ範囲だけを使用する運用が可能となる。
図２に示されるように、新品電池と劣化した劣化電池とでは、例えば目標充電量が変化しなかった場合において、新品電池におけるＳＯＣ目標値に対して劣化電池におけるＳＯＣ目標値は高いものとなる。これは、劣化により満充電量が低くなる、すなわちＳＯＣの分母が小さくなるためである。
よって、新品電池やそれに近い状態の電池の場合は、ＳＯＣの低い範囲での運用が可能である。また、劣化した場合であっても、必要な最低限度の目標充電量が確保されるため、ある程度の劣化までは新品電池と同等な性能を発揮することができ、新品時と同等の運用が継続可能である。

【0036】

以上、説明してきたように、本実施形態に係る二次電池システムおよびその制御方法ならびにプログラムによれば、電池管理装置１１がＯＣＶを検出することでＳＯＣを確定させ、総電力容量算出手段１１１が使用時のＳＯＣとその間の放電量から組電池１０の計測時点における満充電時の総電力容量を算出する。この総電力容量と目標充電量をもとに電池管理装置１１によりＳＯＣ目標値が算出されることとした。これにより充電されている充電量を直接計測できない組電池１０であってもこの充電量に対するＳＯＣを検出し、ＳＯＣ目標値まで充放電が可能となる。また、このＳＯＣを利用して間接的に充電量を管理することができる。
さらに、組電池１０の劣化に応じて変化する満充電時の総電力容量をもとにＳＯＣ目標値を設定するため、組電池１０が劣化していない場合は組電池１０を低いＳＯＣの範囲で利用できる。よって、劣化の進行を最小限に抑えることができる。これとともに、組電池１０が劣化した場合においては必要な充電量が確保でき、新品時と同等の運用が継続可能である。これにより、組電池１０が劣化していない場合はＳＯＣを低く抑えることができるため、二次電池システム１の長寿命化がはかれる。

【0037】

また、目標充電量は運用に最低限必要な充電量とした。よって電池管理装置１１は、目標充電量を、最もＳＯＣが低くなる充電直前の充電量である最低充電量と、予測される消費電力をもとに算出された需要予測充電量とから算出するものとした。これにより、二次電池システム１の運用に最低限必要な充電量を目標として設定することができる。

【0038】

最低充電量のＳＯＣを、非常事態時に整備可能な箇所に到達するのに必要な電力量であるリンプホーム分充電量と、組電池１０内の各電池セル間のＳＯＣのばらつきを考慮したばらつき考慮分充電量との合計であるとした。したがって、充電を行う直前の充電量が可及的に少ない場合においても、障害などが発生した場合に始発点など整備可能な箇所に到達するのに必要な充電量および各電池セル１７ごとの充電量すなわちＳＯＣのばらつきを考慮しておくことができ、非常事態に備え最低限の余裕を持たせるとともに組電池１０の特性を考慮することで安全な運用が可能である。

【0039】

また、運行に必要な充電量の振れ幅の予測値を需要予測充電量とし、平均電力を基準としてさらに余裕を見込んだ充電量を設定する。すなわち、充放電が完了し始動してから次の充電を行うまでに必要な充電量の予測値が設定されるとした。これにより、天候、温度、曜日など電池の需要に関する様々な条件を考慮してその条件に応じた需要の予測を行った充電量を設定することができ、様々な運用条件に応用可能である。

【0040】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。

【0041】

たとえば、上述した実施形態に係る二次電池システム１においては、図３に示されるように、上記処理の全て或いは一部を別途ソフトウェアを用いて処理する構成としてもよい。この場合、二次電池システム１はプログラムを用いて処理するために、ＣＰＵ８１、ＲＡＭ等の主記憶装置８２、補助記憶装置８３、キーボードやマウスなどの入力装置８４、ディスプレイやプリンタなどの出力装置８５、および外部の機器と通信を行うことにより情報の授受を行う通信装置８６などを備えている。
補助記憶装置８３には、ＣＰＵ８１、ＲＡＭ等の主記憶装置８２、及び上記処理の全て或いは一部を実現させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体が格納されており、ＣＰＵ８１が補助記憶装置８３から主記憶装置８２にプログラムを読み出し、実行することにより種々の処理を実現させる。
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

【符号の説明】

【0042】

１ 二次電池システム
１０ 組電池
１１ 電池管理装置
１３ 電流センサ
１５ 電圧検出器
１７ 電池セル
２０ 負荷
３０ 充電コンセント
４０ 遮断器
５０ 充電器
６０ 充電プラグ
８１ ＣＰＵ
８２ 主記憶装置
８３ 補助記憶装置
８４ 入力装置
８５ 出力装置
８６ 通信装置
１１１ 総電力容量算出手段
１１２ 目標充電量算出手段
１１３ ＳＯＣ目標値設定手段

【図1】

【図2】

【図3】