特許 6247352 エネルギー管理システム

(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】6247352

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】エネルギー管理システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/32 20060101AFI20171204BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20171204BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20171204BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20171204BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20171204BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/32

   H02J3/38 110

   H02J7/00 302C

   H02J7/02 J

   H01M10/48 P

【請求項の数】9

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-144115(P2016-144115)

(22)【出願日】2016年7月22日

(65)【公開番号】特開2017-34983(P2017-34983A)

(43)【公開日】2017年2月9日

【審査請求日】2016年7月22日

(31)【優先権主張番号】10-2015-0106906

(32)【優先日】2015年7月28日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】593121379

【氏名又は名称】エルエス産電株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＬＳＩＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】アン‐ノ・ヨオ

【審査官】 猪瀬 隆広

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１８２９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１２７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０４０７２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１４／１０２９９８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／４２−１０／４８

Ｈ０２Ｊ ３／００−７／１２

７／３４−７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

既設定された周期毎に総電力指令を出力する上位制御部と、
複数のＥＳＳにして、各ＥＳＳが電池を含みかつ前記総電力指令に基づいて前記電池から系統に電力を出力させたり、前記系統から電力を前記電池に充電する複数のＥＳＳと、
制御装置とを含み、
前記制御装置は、
夫々の前記電池の充電率および既設定された周期毎に出力される前記総電力指令に基づいて、複数の前記ＥＳＳのうち設定対象ＥＳＳを識別し、前記設定対象ＥＳＳのうち電力が既に割り当てられたＥＳＳを除外し、かつ、前記除外したＥＳＳ以外の他の設定対象ＥＳＳの全てに出力電力を割り当て、
識別された前記設定対象ＥＳＳに含まれる夫々の前記電池の充電率に基づいて前記設定対象ＥＳＳ間の電力出力順序または電力入力順序を決定し、
決定された前記電力出力順序または前記電力入力順序、前記総電力指令および夫々の前記電池の充電率に基づいて夫々の前記設定対象ＥＳＳに対するＥＳＳ電力指令を生成し、
生成された前記ＥＳＳ電力指令を夫々の前記設定対象ＥＳＳに出力する、ように構成される、エネルギー管理システム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記総電力指令が正又は負の値であると判断すると、判断結果に対応して既設定された最大充電率以下の充電率と最小充電率以上の充電率とを有する前記電池が含まれた前記ＥＳＳを前記設定対象ＥＳＳとして識別する、請求項１に記載のエネルギー管理システム。

【請求項3】

判断結果として前記総電力指令が正の値である場合、前記制御装置は、前記最大充電率以下の充電率を有する前記電池のうち充電率が最も高い前記電池が含まれた前記設定対象ＥＳＳから充電率が最も低い前記電池が含まれた前記設定対象ＥＳＳまで、充電率の大きさの順に前記電力出力順序を決定する、請求項２に記載のエネルギー管理システム。

【請求項4】

判断結果として前記総電力指令が負の値である場合、前記制御装置は、前記最小充電率以上の充電率を有する前記電池のうち充電率が最も低い前記電池が含まれた前記設定対象ＥＳＳから充電率が最も高い前記電池が含まれた前記設定対象ＥＳＳまで、充電率の大きさの順に前記電力入力順序を決定する、請求項２または３に記載のエネルギー管理システム。

【請求項5】

前記設定対象ＥＳＳの割り当て電力の大きさが、前記設定対象ＥＳＳの許容電力の大きさ未満である場合には、前記ＥＳＳ電力指令は前記割り当て電力の大きさを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載のエネルギー管理システム。

【請求項6】

前記割り当て電力の大きさが、前記許容電力の大きさ以上である場合には、前記ＥＳＳ電力指令は前記許容電力の大きさを含む、請求項５に記載のエネルギー管理システム。

【請求項7】

前記割り当て電力の大きさは、複数個の因子により決定され、
前記複数個の因子は、前記設定対象ＥＳＳに含まれる前記電池の充電率と、前記設定対象ＥＳＳ内に含まれたすべての前記電池の充電率であるＳＯＣに対する平均値と、前記総電力指令と、前記設定対象ＥＳＳの個数と、を含む、請求項５または６に記載のエネルギー管理システム。

【請求項8】

前記割り当て電力の大きさは、式１により決定される、請求項７に記載のエネルギー管理システム。
［式１］
割り当て電力の大きさ＝（ＳＯＣ／ＳＯＣａｖ）×（Ｐ／Ｎ）
ここで、前記ＳＯＣは、前記設定対象ＥＳＳに含まれた電池の充電率であり、
前記ＳＯＣａｖは、設定対象ＥＳＳ内に含まれたすべての電池のＳＯＣに対する平均値であり、
前記Ｐは、前記総電力指令であり、
前記Ｎは、設定対象ＥＳＳの個数である。

【請求項9】

前記許容電力は、前記ＥＳＳ別に既設定されている、請求項５から８のいずれか１項に記載のエネルギー管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エネルギー管理システムの制御方法に関し、より具体的には、エネルギー管理システム内の各エネルギー貯蔵システムの状態を反映することができるエネルギー管理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

産業の発達に伴い、電力の需要が増大し、昼間と夜間の負荷格差および季節間、休日間の電力使用量の格差が徐々に増加して、負荷率の低下が益々ひどくなっている。

【0003】

近年、このような理由により余剰電力を活用してピーク負荷を削減するために様々な負荷管理技術が迅速に開発されているが、このような技術のうち代表的なものが、電池エネルギー貯蔵システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）である。

【0004】

電池エネルギー貯蔵システムは、夜間の余剰電力や風力、太陽光などから発電した余剰電力を貯蔵しておき、ピーク負荷または系統事故の際に貯蔵された電力を放電して負荷に電力を供給する。

【0005】

これにより、最大負荷の削減と負荷平準化を図ることができる。

【0006】

特に、近年、様々な新再生可能エネルギー源の出現によるスマート電力網（Ｓｍａｒｔ Ｇｒｉｄ）にもこのような電池エネルギー貯蔵システムが用いられることができる。

【0007】

電池エネルギー貯蔵システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）は、系統安定化のための負荷平準化（Ｌｏａｄ ｌｅｖｅｌｉｎｇ）、ピークシェービング（Ｐｅａｋ Ｓｈａｖｉｎｇ）、周波数調整（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）、非常発電機などの用途に使用することができる。

【0008】

負荷平準化（Ｌｏａｄ ｌｅｖｅｌｉｎｇ）、ピークシェービング（Ｐｅａｋ Ｓｈａｖｉｎｇ）、周波数調整（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）は、系統連系型（ｇｒｉｄ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）に動作するものを意味し、非常発電機は、主系統（ｍａｉｎ ｇｒｉｄ）が存在しないｍｉｃｒｏ‐ｇｒｉｄや停電（ｂｌａｃｋ ｏｕｔ）の際に非常電源（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｓｏｕｒｃｅ）として使用されるものを意味する。

【0009】

このような電池エネルギー貯蔵システムは、電気、化学反応を有する電池（ｂａｔｔｅｒｙ）と、インバータ（Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）と、変圧器（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）とからなるが、大容量（ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ）システムを構成する場合には、多数台の電池エネルギー貯蔵システムが並列（ｐａｒａｌｌｅｌ）に連結されることがある。

【0010】

この際、電池エネルギー貯蔵システムを制御する制御装置は、上位制御部からの出力指令を各電池エネルギー貯蔵システムの個数で除算して同一値のエネルギー貯蔵システム出力指令を各エネルギー貯蔵システムに伝送する。

【0011】

この際、制御装置は、各エネルギー貯蔵システム内の電池の充電率（ＳＯＣ、Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に基づいて各出力指令を生成することができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

各電池の充電率は、許容可能な範囲内に存在しなければならない。許容可能な範囲から逸脱する充電率を有する電池が存在する場合、制御装置は、当該電池を含むエネルギー貯蔵システムの出力指令に従う電力出力動作を停止させることができる。

【0013】

この際、複数のエネルギー貯蔵システム内のいずれか一つの電池の動作が停止すると、当該電池が含まれたエネルギー貯蔵システム以外の他のエネルギー貯蔵システムから出力される総電力の合計は、制御装置から伝送された各出力指令の合計よりも小さくなる問題がある。

【0014】

これは、制御装置が各出力指令を生成するに際し、個別電池のＳＯＣを考慮することなく、個別電池のＳＯＣの合計の平均値に基づいて出力指令を生成するためである。

【0015】

本発明は、上述の問題を解決することを目的とする。本発明の他の目的は、電池に貯蔵された充電率を考慮して各電池に貯蔵されたエネルギーを効率よく使用できるエネルギー管理システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明の一実施形態によるエネルギー管理システムは、既設定された周期毎に総電力指令を出力する上位制御部と、電池を含み、前記総電力指令に基づいて前記電池から系統に電力を出力させたり、前記系統から電力を前記電池に充電する複数のＥＳＳと、夫々の前記電池の充電率および前記総電力指令に基づいて複数の前記ＥＳＳのうち設定対象ＥＳＳを識別し、識別された前記設定対象ＥＳＳに含まれる夫々の前記電池の充電率に基づいて前記設定対象ＥＳＳ間の電力出力順序または電力入力順序を決定し、決定された前記電力出力順序または前記電力入力順序、前記総電力指令および夫々の前記電池の充電率に基づいて夫々の前記設定対象ＥＳＳに対するＥＳＳ電力指令を生成し、生成された前記ＥＳＳ電力指令を夫々の前記設定対象ＥＳＳに出力する制御装置と、を含む。

【0017】

前記制御装置は、前記総電力指令を判断した判断結果に対応して既設定された最大充電率以下の充電率と既設定された最小充電率以上の充電率とを有する前記電池が含まれた前記ＥＳＳを前記設定対象ＥＳＳとして識別することができる。

【0018】

判断結果として前記総電力指令が正の値である場合、前記制御装置は、前記最大充電率以下の充電率を有する前記電池のうち充電率が最も高い前記電池が含まれた前記設定対象ＥＳＳから充電率が最も低い前記電池が含まれた前記設定対象ＥＳＳまで、充電率の大きさの順に前記電力出力順序を決定することができる。

【0019】

判断結果として前記総電力指令が負の値である場合、前記制御装置は、前記最小充電率以上の充電率を有する前記電池のうち充電率が最も低い前記電池が含まれた前記設定対象ＥＳＳから充電率が最も高い前記電池が含まれた前記設定対象ＥＳＳまで、充電率の大きさの順に前記電力入力順序を決定することができる。

【0020】

前記設定対象ＥＳＳの割り当て電力の大きさが、前記設定対象ＥＳＳの許容電力の大きさ未満である場合には、前記ＥＳＳ電力指令は前記割り当て電力の大きさを含むことができる。

【0021】

前記割り当て電力の大きさが、前記許容電力の大きさ以上である場合には、前記ＥＳＳ電力指令は前記許容電力の大きさを含むことができる。

【0022】

前記割り当て電力の大きさは、複数個の因子により決定され、前記複数個の因子は、前記設定対象ＥＳＳに含まれる前記電池の充電率と、前記設定対象ＥＳＳ内に含まれたすべての前記電池の充電率であるＳＯＣに対する平均値と、前記総電力指令と、前記設定対象ＥＳＳの個数と、を含むことができる。

【0023】

前記割り当て電力の大きさは、式１により決定され得る。
［式１］
割り当て電力の大きさ＝（ＳＯＣ／ＳＯＣａｖ）×（Ｐ／Ｎ）
ここで、前記ＳＯＣは、前記設定対象ＥＳＳに含まれた電池の充電率であり、前記ＳＯＣａｖは、設定対象ＥＳＳ内に含まれたすべての電池のＳＯＣに対する平均値であり、前記Ｐは、前記総電力指令であり、前記Ｎは、設定対象ＥＳＳの個数である。

【0024】

前記制御装置は、前記設定対象ＥＳＳの出力部に関する状態情報を取得し、前記出力部の状態情報に基づいて前記設定対象ＥＳＳの前記許容電力を決定することができる。

【0025】

前記許容電力は、前記ＥＳＳ別に既設定され得る。

【発明の効果】

【0026】

本発明の実施形態によれば、各電池エネルギー貯蔵システムに含まれる電池のＳＯＣを把握して運転条件に適する電力の出力指令を生成し、各電池が含まれたエネルギー貯蔵システムの電力出力を効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施形態によるＥＳＳ、制御装置、上位制御部、系統変圧器および系統が図示されているブロック構成図である。

【図2】本発明の一実施形態によるエネルギー貯蔵システムおよび制御装置が示されているブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態による各ＥＳＳ（エネルギー貯蔵システム）が系統に電力を供給する場合に、出力電力を各ＥＳＳに割り当てる方法を示しているフローチャートである。

【図4】本発明の他の実施形態による各ＥＳＳ（エネルギー貯蔵システム）が系統から電力を吸収する場合に、入力電力を各ＥＳＳに割り当てる方法を示しているフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下では、本発明の具体的な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。しかしながら、本発明の技術思想は提示される実施形態に制限されず、他の構成要素の追加、変更、削除などの軽微な変更による他の発明や、本発明の技術思想の範囲内に含まれる他の実施形態を容易に提案することができる。

【0029】

本発明を説明するにあたり、関連の公知技術に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断した場合にはその詳細な説明を省略する。また、本明細書における説明の過程で用いられる数字（例えば、第１、第２、など）は、一つの構成要素を他の構成要素と区分するための識別記号に過ぎない。

【0030】

本発明において使用される用語は、できるだけ現在広く使用される一般的な用語を選択しているが、特定の場合には、出願人が任意に選定した用語もあり、この場合、当該発明の説明の部分においてその意味を詳細に記載しており、単純な用語の名称ではなく用語が有する意味として本発明を把握すべきことを明らかにしておく。

【0031】

また、本明細書において、一構成要素が他の構成要素と「連結される」または「接続される」などと言及されている場合には、一構成要素が他の構成要素と直接連結されるか、または直接接続されることもあるが、特別に反対の記載が存在しない以上、中間にさらに他の構成要素を介して連結されるか、または接続されることもあると理解すべきである。

【0032】

以下の説明において、「含む」という単語は、述べられたものと異なる構成要素または段階の存在を排除しない。

【0033】

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。本発明を説明するにあたり、全体的な理解を容易にするために、図面番号に関係なく同じ手段については同じ参照番号を使用する。

【0034】

図１は本発明の実施形態によるＥＳＳ、制御装置、上位制御部、系統変圧器および系統が図示されているブロック構成図である。

【0035】

上位制御部１００は、既設定された周期毎に総電力指令Ｐを出力することができる。上位制御部１００は、総電力指令Ｐを生成して制御装置２００に伝送することができる。

【0036】

一実施形態において、上位制御部１００は、既設定された周期（例えば、２秒）毎に総電力指令Ｐを出力することができる。

【0037】

他の実施形態において、上位制御部１００は、制御装置２００の総電力指令Ｐの要請信号を受信する場合にのみ総電力指令Ｐを出力することができる。

【0038】

図１には三つのＥＳＳ３１０、３２０、３３０が図示されているが、ＥＳＳの個数はＮ個であってもよく、これに限定する必要はない。複数個のＥＳＳ３１０、３２０、３３０は、電池３１１、３２１、３３１を含み、総電力指令Ｐに基づいて電池３１１、３２１、３３１から系統５００に電力を出力させたり、系統５００から電力を電池３１１、３２１、３３１に充電することができる。

【0039】

制御装置２００は、各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０の上位制御器として動作することができる。

【0040】

制御装置２００は、各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０の外部に位置してもよく、各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０内部に位置してもよい。

【0041】

制御装置２００が各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０の外部に位置する場合、各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０の内部には、各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０を運転するための制御器（図示せず）が別に設置され得る。

【0042】

制御装置２００がＥＳＳ３１０、３２０、３３０の内部に位置する場合、一つのモジュール化したＥＳＳの制御器（図示せず）がマスター（Ｍａｓｔｅｒ）制御器として動作し、他のＥＳＳの制御器がスレーブ（Ｓｌａｖｅ）制御器として動作するＭａｓｔｅｒ‐Ｓｌａｖｅ形態の構造を有することができる。

【0043】

制御装置２００は、それぞれのモジュール化したＥＳＳ３１０、３２０、３３０の状態を把握（ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）し、それぞれのモジュール化したＥＳＳ３１０、３２０、３３０の充電（または入力）電力または放電（または出力）電力（ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ）Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を生成することができる。これに関する詳細な動作は、図３および図４を参照して後述することで詳細に説明する。

【0044】

制御装置２００は、総電力指令Ｐを上位制御部１００から受信し、受信した総電力指令Ｐに基づいて各ＥＳＳ（エネルギー貯蔵システム）３１０、３２０、３３０に伝送されるＥＳＳ電力指令Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を生成し、各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０に伝送することができる。

【0045】

制御装置２００は、各電池３１１、３２１、３３１の充電率および総電力指令Ｐに基づいて複数のＥＳＳ３１０、３２０、３３０のうち設定対象ＥＳＳを識別することができ、識別された設定対象ＥＳＳに含まれる各電池の充電率に基づいて設定対象ＥＳＳ間の電力出力順序または電力入力順序を決定することができる。

【0046】

制御装置２００は、決定された順序、総電力指令Ｐおよび各電池３１１、３２１、３３１の充電率に基づいて各設定対象ＥＳＳに対するＥＳＳ電力指令Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を生成することができ、生成されたＥＳＳ電力指令Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を各設定対象ＥＳＳに出力することができる。

【0047】

これに関する詳細な動作は、図３および図４を参照して後述することで詳細に説明する。

【0048】

制御装置２００は、設定対象ＥＳＳの識別の際に、総電力指令Ｐを判断し、判断結果に対応して既設定された最大充電率以下の充電率と既設定された最小充電率以上の充電率を有する電池が含まれたＥＳＳを設定対象ＥＳＳとして識別することができる。

【0049】

制御装置２００は、総電力指令Ｐが正の値である場合と、総電力指令Ｐが負の値である場合に、複数個のＥＳＳ３１０、３２０、３３０が相違するように制御することができる。

【0050】

制御装置２００は、総電力指令Ｐが正の値である場合、複数個のＥＳＳ３１０、３２０、３３０の電力を外部に出力（放電）することができ、総電力指令Ｐが負の値である場合、複数個のＥＳＳ３１０、３２０、３３０に電力を入力（充電）することができる。

【0051】

制御装置２００は、総電力指令Ｐが正の値である場合の電力出力順序と、総電力指令Ｐが負の値である場合の電力入力順序とが相違するように制御することができる。

【0052】

制御装置２００は、総電力指令Ｐの判断結果として、総電力指令Ｐが正の値である場合、最大充電率以下の充電率を有する電池のうち充電率が最も高い電池が含まれた設定対象ＥＳＳから充電率が最も低い電池が含まれた設定対象ＥＳＳまで、充電率の大きさの順に電力出力順序を決定することができる。

【0053】

制御装置２００は、総電力指令Ｐの判断結果として、総電力指令Ｐが負の値である場合、最小充電率以上の充電率を有する電池のうち充電率が最も低い電池が含まれた設定対象ＥＳＳから充電率が最も高い電池が含まれた設定対象ＥＳＳまで、充電率の大きさの順に電力入力順序を決定することができる。

【0054】

制御装置２００は、設定対象ＥＳＳ別に、割り当て電力の大きさを割り当てることができる。ここで、割り当て電力の大きさは、設定対象ＥＳＳから出力されるために割り当てられた電力の大きさであってもよく、設定対象ＥＳＳに入力されるものとして割り当てられた電力の大きさであってもよい。

【0055】

割り当て電力の大きさは、複数個の因子に応じて決定され得る。複数個の因子は、設定対象ＥＳＳに含まれる電池の充電率と、設定対象ＥＳＳ内に含まれたすべての電池のＳＯＣに対する平均値と、総電力指令と、設定対象ＥＳＳの個数と、を含むことができる。

【0056】

割り当て電力の大きさは、式１により決定され得る。

【0057】

［式１］
割り当て電力の大きさ＝（ＳＯＣ／ＳＯＣａｖ）×（Ｐ／Ｎ）
ここで、ＳＯＣは、設定対象ＥＳＳに含まれた電池の充電率であり、ＳＯＣａｖは、設定対象ＥＳＳ内に含まれたすべての電池のＳＯＣに対する平均値であり、Ｐは、総電力指令であり、Ｎは、設定対象ＥＳＳの個数である。

【0058】

一方、複数個のＥＳＳは、各ＥＳＳ別に許容電力の大きさＰｍａｘが相違し得る。ここで、許容電力の大きさＰｍａｘは、各ＥＳＳ別に許容可能な電力の大きさであり得る。

【0059】

許容電力の大きさＰｍａｘは、ＥＳＳの出力部に関する状態情報から決定されてもよく、この場合、制御装置２００は、設定対象ＥＳＳの出力部に関する状態情報を取得し、出力部の状態情報に基づいて設定対象ＥＳＳの許容電力を決定することができる。

【0060】

一方、許容電力の大きさＰｍａｘは、各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０別に既設定されてもよいことは言うまでもない。

【0061】

設定対象ＥＳＳの割り当て電力の大きさが、設定対象ＥＳＳの許容電力の大きさ未満である場合には、ＥＳＳ電力指令Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、割り当て電力の大きさを含むことができ、制御装置２００は、割り当て電力の大きさを含むＥＳＳ電力指令Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を設定対象ＥＳＳに出力することができる。

【0062】

一方、割り当て電力の大きさが、許容電力の大きさＰｍａｘ以上である場合には、ＥＳＳ電力指令Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、許容電力の大きさを含むことができ、制御装置２００は、許容電力の大きさを含むＥＳＳ電力指令Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を設定対象ＥＳＳに出力することができる。

【0063】

制御装置２００は、総電力指令Ｐから上述のような既設定された方法により各ＥＳＳ電力指令Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を生成する電力指令分配器２０１を含むことができる。

【0064】

制御装置２００は、各ＢＭＳ３１２、３２２、３３２から各電池３１１、３２１、３３１のＳＯＣ情報および各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０から各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０に対する変更可能なＥＳＳ最大出力電力Ｐｍａｘ１、Ｐｍａｘ２、Ｐｍａｘ３を取得する通信部（図示せず）を含むことができる。

【0065】

制御装置２００は、各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０内に含まれた各電池３１１、３２１、３３１のＳＯＣが既設定された許容値の範囲内に含まれるか否かを判断することができる。

【0066】

制御装置２００は、判断結果に応じて出力指令を割り当てるＥＳＳの個数Ｎを決定するＥＳＳ識別部（図示せず）を含むことができる。

【0067】

制御装置２００は、各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０に対する変更可能なＥＳＳ最大出力電力Ｐｍａｘ１、Ｐｍａｘ２、Ｐｍａｘ３値を設定する最大電力設定部（図示せず）を含むことができる。

【0068】

制御装置２００は、最大電力設定部により設定された各ＥＳＳ最大出力電力Ｐｍａｘ１、Ｐｍａｘ２、Ｐｍａｘ３に基づいて各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０により充電または放電されるべき予め計算された出力指令を変更することができる。

【0069】

第１ＥＳＳ３１０、第２ＥＳＳ３２０および第３ＥＳＳ３３０は、モジュール化（ｍｏｄｕｌａｒ）した電池エネルギー貯蔵システムを示しており、各電池エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）は独立して運転することができる。

【0070】

各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０内の電池３１１、３２１、３３１は、各電池エネルギー貯蔵システムの電気的電池または化学的電池を示す。

【0071】

各ＢＭＳ３１２、３２２、３３２は、各ＢＭＳ３１２、３２２、３３２と連結された電池３１１、３２１、３３１の充電率（ＳＯＣ）の状態（ｓｔａｔｅ）を把握し、インバータ部３１３、３２３、３３３または制御装置２００に電池３１１、３２１、３３１の充電率の状態を伝送することができる。

【0072】

各インバータ部３１３、３２３、３３３は、各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０の出力電力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を合成する電力変換装置（ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を示す。各インバータ部３１３、３２３、３３３は、様々な構成が可能であり、これに関する詳細な説明は、以下で図２を参照して後述する。

【0073】

各ＥＳＳ変圧器３１４、３２４、３３４は、各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０内のインバータ部３１３、３２３、３３３と系統変圧器４００を連結する変圧器であり、ＥＳＳ変圧器３１４、３２４、３３４は、それぞれのモジュール化したＥＳＳ３１０、３２０、３３０内に独立して位置してもよく、外部に設置されて多巻線変圧器（ｍｕｌｔｉ‐ｗｉｎｄｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）の形態に統合して設置されてもよい。

【0074】

系統変圧器４００は、系統５００とＥＳＳ３１０、３２０、３３０を連系する変圧器（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）であり、場合に応じて省略してもよい。

【0075】

系統５００は、各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０から出力されるＥＳＳ出力電力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を受信することができる。

【0076】

系統５００が各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０と連結された場合には、各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０は、系統連系型に動作し、系統が連結されていない場合には、独立型の電圧源（ｖｏｌｔａｇｅ ｓｏｕｒｃｅ）として動作することができる。

【0077】

図２は本発明の一実施形態によるエネルギー貯蔵システムおよび制御装置が示されているブロック図である。

【0078】

図２を参照すると、エネルギー貯蔵システムは、電池３１１と、インバータ部３１３と、ＥＳＳ変圧器３１４と、を含むことができる。

【0079】

電池３１１は、インバータ部３１３から交流電流（または交流電圧）を伝送または受信することができる。

【0080】

インバータ部３１３は、キャパシタ３０２と、一つ以上のインバータ３０３ａ〜３０３ｆと、出力フィルタ３０４と、第１、第２電圧測定装置３０６、３０７と、第１、第２、第３電流測定装置３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃと、を含むことができる。

【0081】

キャパシタ３０２は、電池３１１から出力される交流電流または電池３１１に入力される交流電流を濾過（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）することができ、これにより、交流電流に対する緩衝作用（例えば、過電流の入力または出力の遮断）を行うことができる。

【0082】

第１電圧測定装置３０６は、電池３１１から出力されたり入力される交流電圧を測定し、制御装置２００に対して測定された交流電圧に関する情報を伝送することができる。

【0083】

図２に図示されているように、インバータ部は、図２における３１３のように３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ、３０３ｄ、３０３ｅ、３０３ｆのインバータからなる２‐レベルインバータに構成されてもよく、二つ以上の多数の２‐レベルインバータが並列に連結される構成も可能である。

【0084】

また、インバータ部は、図２の２‐レベルインバータだけでなく、３‐レベル以上のマルチレベル（ｍｕｌｔｉ‐ｌｅｖｅｌ）インバータにも具現が可能であり、複数のマルチレベルインバータが並列に連結される構成も可能である。

【0085】

マルチレベルインバータが並列構造に連結される場合、各インバータ部は、図２の電池３１１を共有することができる。

【0086】

一つ以上のインバータ３０３ａ〜３０３ｆは、電池３１１から出力されたり電池３１１に入力される交流電力を直流電力に変換し、出力フィルタ３０４に出力することができる。

【0087】

出力フィルタ３０４は、インバータ部３１３から出力される直流電力を濾過（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）することができ、出力フィルタ３０４は、インダクタとキャパシタまたはインダクタ、キャパシタおよびインダクタとが連結された構造とすることができる。

【0088】

第２電圧測定装置３０７は、ＥＳＳ変圧器３１４の出力電圧を測定し、測定された出力フィルタ３０４の出力電圧に関する情報を制御装置２００に伝送することができる。

【0089】

第１〜第３電流測定装置３０５ａ〜３０５ｃは、出力フィルタ３０４から出力される電流または出力フィルタ３０４に入力される電流を測定する装置になることができる。

【0090】

図３は本発明の一実施形態による各ＥＳＳ（エネルギー貯蔵システム）出力電力を各ＥＳＳに割り当てる方法を示しているフローチャートである。

【0091】

図１および図３を参照して説明すると、制御装置２００は、上位制御部１００からすべてのＥＳＳ３１０、３２０、３３０に出力されるべき総電力指令Ｐに関する情報を既設定された周期（例えば、２秒）毎に取得することができる（Ｓ１００）。

【0092】

制御装置２００は、取得された総電力指令Ｐが正の値であるか負の値であるかを判断することができる。

【0093】

総電力指令Ｐが正の値（Ｐ＞０）である場合は、複数のＥＳＳ３１０、３２０、３３０が系統５００に電力を出力（放電）する運転モードになる。

【0094】

総電力指令Ｐが負の値（Ｐ＜０）である場合は、複数のＥＳＳ３１０、３２０、３３０が系統５００から電力の入力（充電）を受ける運転モードであり、これについては、図４を参照して詳細に説明する。

【0095】

また図３を参照すると、上位制御部１００から取得された総電力指令Ｐが正の値であると判断された場合（すなわち、運転モードが放電モードに決定された場合）、制御装置２００は、各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０内に含まれた各電池３１１、３２１、３３１の充電率情報であるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）情報を各電池と連結されたＢＭＳを介して取得することができる（Ｓ２０１）。

【0096】

各電池に対するＳＯＣが取得されると、制御装置２００は、各電池３１１、３２１、３３１のＳＯＣが電池の既設定された許容可能なＳＯＣ最小値であるＳｍｉｎより小さいか、既設定された許容可能なＳＯＣ最大値であるＳｍａｘより大きいか否かを判断することができる。

【0097】

制御装置２００は、判断結果に応じて、ＳＯＣがＳｍｉｎより大きい電池が含まれたＥＳＳのうちＥＳＳ出力電力指令が設定されるべき設定対象ＥＳＳを識別することができる（Ｓ２０２）。

【0098】

各電池３１１、３２１、３３１は、製造会社またはユーザにより予め設定された許容可能なＳＯＣ最大値と最小値が設定され得る。

【0099】

制御装置２００は、各電池のＳＯＣを監視し、特定電池のＳＯＣがＳｍａｘより大きくなったりＳｍｉｎより小さい場合、当該電池の動作（例えば、充電または放電動作）を停止させることができ、当該電池に伝送されるＥＳＳ出力電力指令の生成および伝送を停止することができる。

【0100】

図３を参照すると、制御装置２００は、識別された設定対象ＥＳＳの個数Ｎを取得することができる（Ｓ２０３）。

【0101】

すなわち、制御装置２００は、システム内のすべてのＥＳＳ３１０、３２０、３３０に含まれた電池３１１、３２１、３３１のうちＳＯＣがＳｍｉｎより大きい電池が含まれたＥＳＳの個数Ｎを取得することができる。

【0102】

設定対象ＥＳＳの個数Ｎが識別されると、制御装置２００は、識別された設定対象ＥＳＳ内に含まれたすべての電池のＳＯＣに対する平均値であるＳＯＣａｖを計算することができる（Ｓ２０４）。

【0103】

ここで、ＳＯＣａｖとは、設定対象ＥＳＳ内の電池のＳＯＣの総合計（ＳＯＣ−１＋ＳＯＣ−２＋…＋ＳＯＣ−Ｎ）を設定対象ＥＳＳの個数Ｎで除算した値（ＳＯＣの総合計／Ｎ）になり得る。

【0104】

ＳＯＣａｖが計算されると、制御装置２００は、設定対象ＥＳＳのうち各ＥＳＳに含まれた電池のＳＯＣが最も大きいＥＳＳである第１ＥＳＳを識別することができる（Ｓ２０５）。

【0105】

制御装置２００は、設定対象ＥＳＳ内の電池の中でもＳＯＣが最も大きい電池から出力電力指令を生成して電力出力（または電力充電）の効率性を高めることができる。

【0106】

第１ＥＳＳが識別されると、制御装置２００は、第１ＥＳＳ内の電池である第１電池のＳＯＣに１／ＳＯＣａｖと総電力指令であるＰをＥＳＳの個数であるＮで除算した値であるＰ／Ｎとを乗算した値の大きさ（ＳＯＣ／ＳＯＣａｖ＊Ｐ／Ｎの絶対値）が、第１ＥＳＳの予め設定された許容可能な電力の大きさであるＰｍａｘ１（Ｐｍａｘ１の絶対値）以上であるか否かを判断することができる。

【0107】

ここで、第１ＥＳＳ内の電池である第１電池のＳＯＣに１／ＳＯＣａｖと総電力指令であるＰをＥＳＳの個数であるＭで除算した値であるＰ／Ｎを乗算した値の大きさ（ＳＯＣ／ＳＯＣａｖ＊Ｐ／Ｎの絶対値）は、第１ＥＳＳの割り当て電力の大きさであり得る。

【0108】

Ｐｍａｘ１の大きさ以上であると判断されると、制御装置２００は、第１ＥＳＳの出力電力Ｐ１をＰｍａｘ１として割り当て／決定することができる（Ｓ２０７）。

【0109】

Ｐｍａｘ１の大きさ未満であると判断されると、制御装置２００は、第１ＥＳＳの出力電力Ｐ１をＳＯＣ／ＳＯＣａｖ＊Ｐ／Ｎの値として割り当て／決定することができる（Ｓ２０６）。

【0110】

Ｐ１が割り当てられると、制御装置２００は、すべての設定対象ＥＳＳに出力電力が割り当てられたかを判断することができる。

【0111】

制御装置２００は、電池のＳＯＣの大きさに応じて、第２ＥＳＳ、第３ＥＳＳを順に識別することができ、そのそれぞれの出力電力Ｐ２、Ｐ３を前記第１ＥＳＳの出力電力Ｐ１のように割り当て／決定することができる。

【0112】

判断結果として設定対象ＥＳＳのうち出力電力が割り当てられていないＥＳＳ（例えば第１ＥＳＳ）が存在する場合、制御装置２００は、総電力指令Ｐから既に第１ＥＳＳに割り当てられた出力電力Ｐ１を減算（Ｐ−Ｐ１）することができる（Ｓ２０８）。

【0113】

次に、制御装置２００は、設定対象ＥＳＳのうち電力が既に割り当てられたＥＳＳ（第１ＥＳＳ）を設定対象ＥＳＳから除外し（Ｎ−１）（Ｓ２０９）、設定対象ＥＳＳの個数Ｎ−１に関する情報を取得する（Ｓ２０３）。

【0114】

すべての設定対象ＥＳＳに出力電力指令が割り当てられるまで、Ｓ２０３〜Ｓ２０７までの動作を繰り返して行うことができる。

【0115】

一方、判断結果としてすべての設定対象ＥＳＳに出力電力指令が割り当てられたと判断された場合、制御装置は、各第１ＥＳＳから第Ｎ ＥＳＳにそれぞれ割り当てられた出力電力指令であるＰ１〜ＰＮに基づいて第１ＥＳＳ〜第Ｎ ＥＳＳに電力出力命令（または電力出力指令）を生成し、生成された電力出力命令を各ＥＳＳに伝送する（Ｓ２１０）。

【0116】

また、制御装置２００は、ＳＯＣが最も大きい電池が含まれた第１ＥＳＳからＳＯＣが最も小さい電池が含まれた第Ｎ ＥＳＳまで、順に電力出力指令を設定することができる。

【0117】

生成された電力出力指令が各ＥＳＳに伝送されると、各ＥＳＳは、伝送されたＥＳＳ電力出力指令に応じて系統に貯蔵された電力を放電（または出力）させることができる。

【0118】

各ＥＳＳから電力が放電される間に、制御装置２００は、Ｓ１００のステップに戻り、既設定された周期毎に総電力指令Ｐを取得し、Ｓ３０１〜Ｓ３１０の動作を繰り返して行う。

【0119】

図４は本発明の他の実施形態による各ＥＳＳ入力電力を各ＥＳＳに割り当てる方法を示しているフローチャートである。

【0120】

図１および図４を参照して説明すると、上位制御部１００から取得された総電力指令Ｐが負の値であると判断された場合（すなわち、運転モードが充電モードとして決定された場合）、制御装置２００は、各ＥＳＳ３１０、３２０、３３０内に含まれた各電池３１１、３２１、３３１の充電率情報であるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）情報を各電池３１１、３２１、３３１と連結されたＢＭＳにより取得することができる（Ｓ３０１）。

【0121】

各電池３１１、３２１、３３１に対するＳＯＣが取得されると、制御装置２００は、各電池３１１、３２１、３３１のＳＯＣが電池の既設定された許容可能なＳＯＣ最大値であるＳｍａｘより小さく、最小値であるＳｍｉｎより大きいか否かを判断することができる。

【0122】

制御装置２００は、判断結果に応じてＳＯＣがＳｍａｘより小さい電池が含まれたＥＳＳのうちＥＳＳ入力電力指令が設定されるべき設定対象ＥＳＳを識別することができる（Ｓ３０２）。

【0123】

制御装置２００は、各電池３１１、３２１、３３１のＳＯＣを監視し、特定電池のＳＯＣがＳｍａｘより大きくなったりＳｍｉｎより小さくなる場合、当該電池の動作（例えば、充電または放電動作）を停止させることができ、当該電池に伝送されるＥＳＳ入力電力指令の生成および伝送を停止することができる。

【0124】

また、図４を参照すると、制御装置２００は、識別された設定対象ＥＳＳの個数Ｎを取得することができる（Ｓ３０３）。

【0125】

すなわち、制御装置２００は、システム内のすべてのＥＳＳ３１０、３２０、３３０に含まれた電池３１１、３２１、３３１のうち、ＳＯＣがＳｍｉｎより大きく、且つＳｍａｘより小さい電池が含まれたＥＳＳの個数Ｎを取得することができる。

【0126】

設定対象ＥＳＳの個数が識別されると、制御装置２００は、識別された設定対象ＥＳＳ内に含まれたすべての電池のＳＯＣに対する平均値であるＳＯＣａｖを計算することができる（Ｓ３０４）。

【0127】

ＳＯＣａｖが計算されると、制御装置２００は、設定対象ＥＳＳのうち各ＥＳＳに含まれた電池のＳＯＣが最も小さいＥＳＳである第１ＥＳＳを識別することができる（Ｓ３０５）。

【0128】

制御装置２００は、ＥＳＳ内の電池の中でもＳＯＣが最も小さい電池で入力電力指令を生成して電力充電の効率性を高めることができる。

【0129】

ＳＯＣが最も小さい第１電池が含まれた第１ＥＳＳが識別されると、制御装置２００は、第１電池のＳＯＣに１／ＳＯＣａｖとＰ／Ｎを乗算した値の大きさ（ＳＯＣ／ＳＯＣａｖ＊Ｐ／Ｎの絶対値）が第１ＥＳＳの予め設定された許容可能な電力の大きさであるＰｍａｘ１（Ｐｍａｘ１の絶対値）以上であるか否かを判断することができる。

【0130】

Ｐｍａｘ１の大きさ以上であると判断されると、制御装置は、第１ＥＳＳの入力電力Ｐ１を−Ｐｍａｘ１として割り当て／決定する（Ｓ３０７）。

【0131】

入力電力指令が−Ｐｍａｘ１であるということは、充電電力指令がＰｍａｘ１になるということを意味することができる。

【0132】

Ｐｍａｘ１の大きさ未満であると判断されると、制御装置２００は、第１ＥＳＳの入力電力Ｐ１を−ＳＯＣ／ＳＯＣａｖ＊Ｐ／Ｎの値として割り当て／決定することができる（Ｓ３０６）。

【0133】

Ｐ１が割り当てられると、制御装置２００は、すべての設定対象ＥＳＳに入力電力が割り当てられたかを判断することができる。

【0134】

制御装置２００は、電池のＳＯＣの大きさに応じて、第２ＥＳＳ、第３ＥＳＳを順に識別することができ、そのそれぞれの入力電力Ｐ２、Ｐ３を第１ＥＳＳの入力電力Ｐ１のように割り当て／決定することができる。

【0135】

判断結果として設定対象ＥＳＳのうち充電（または入力）電力が割り当てられていないＥＳＳが存在する場合（例えば第１ＥＳＳ）、制御装置２００は、総電力指令Ｐから既に各ＥＳＳに割り当てられた入力電力Ｐ１を減算（Ｐ−Ｐ１）し（Ｓ３０８）、設定対象ＥＳＳのうち電力が既に割り当てられたＥＳＳ（第１ＥＳＳ）を設定対象ＥＳＳから除外し（Ｎ−１）（Ｓ３０９）、また、設定対象ＥＳＳの個数Ｎ−１に関する情報を取得する（Ｓ３０３）。

【0136】

すべての設定対象ＥＳＳに入力電力指令が割り当てられるまで、Ｓ３０３〜Ｓ３０９までの動作を繰り返して行うことができる。

【0137】

一方、判断結果としてすべての設定対象ＥＳＳに入力電力指令が割り当てられたと判断された場合、制御装置２００は、各第１ＥＳＳから第Ｎ ＥＳＳにそれぞれ割り当てられた入力電力指令であるＰ１〜ＰＮに基づいて第１ＥＳＳ〜第Ｎ ＥＳＳに電力入力指令を生成し、生成された電力入力指令を各ＥＳＳに伝送する（Ｓ３１０）。

【0138】

生成された電力入力指令が各ＥＳＳに伝送されると、各ＥＳＳは、伝送されたＥＳＳ電力充電指令に応じて系統５００から電力を受信（または充電）することができる。

【0139】

各ＥＳＳに電力が充電される間に、制御装置は、Ｓ１００のステップに戻り、既設定された周期毎に総電力指令Ｐを取得し、Ｓ３０１〜Ｓ３１０の動作を繰り返して行う。

【0140】

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正および変形が可能である。

【0141】

したがって、本発明に開示された実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであって、このような実施形態により本発明の技術思想の範囲が限定されない。

【0142】

本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲により解釈すべきであり、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれると解釈すべきである。

【符号の説明】

【0143】

１００ 上位制御部
２００ 制御装置
３１０、３２０、３３０ ＥＳＳ
３１１、３２１、３３１ 電池
５００ 系統
Ｐ 総電力指令
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ ＥＳＳ電力指令

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】