JP2012037464A - 自然エネルギー利用システム用鉛蓄電池および鉛蓄電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鉛蓄電池及び鉛蓄電池システムにおいて、電池状態測定部と、SOCモデルと、電池状態測定部によって測定した情報とSOCモデル情報からSOCを推定するSOC推定部と、鉛蓄電池のSOCの推移状況を記録するSOC推移DBと、推定されたSOCの値をSOC推移DBに記録しSOCの推移状況を調べるSOC推移履歴管理部と、鉛蓄電池の劣化モデルと、SOC推移履歴管理部からのSOC推移状況および劣化モデルの情報をもとに最適な鉛蓄電池の実施方式を計画する均等充電最適計画部と、SOC推移情報・均等充電情報出力部と、均等充電最適計画部により決められた計画に従って鉛蓄電池の均等充電を実施する均等充電制御部を設ける。
【選択図】図1
Description
特許文献1には、鉛蓄電池の均等充電間隔を、気温に応じて変更する例が開示されている。また、特許文献2には、鉛蓄電池の均等充電量時の過充電量を従来(110%〜115%)より低い設定(99%〜102%)とし、正極の劣化を防止する旨の開示がある。
図1に、本発明の実施例1に係る自然エネルギー利用システムに適用される鉛蓄電池および鉛蓄電池システムの機能ブロック図を示す。本発明の鉛蓄電池システムは、鉛蓄電池101、電池状態測定部102、SOCモデル103、SOC推定部104、SOC推移DB105、SOC推移履歴管理部106、劣化モデル107、均等充電最適計画部108、SOC推移情報・均等充電情報出力部109および、均等充電制御部110からなる。
〔SOC推定方式〕
次に、図2、図3を用いて、SOCモデルとSOCモデルを用いたSOCの推定について説明する。図2、図3は、鉛蓄電池の電流・電圧・温度と鉛蓄電池の電池SOCの関係を表すSOCモデル(放電モデル)の例である。
〔SOC推移状況〕
次に、図4〜図6を用いて、SOC推移DBに格納されているSOC推移状況の例を示す。図の例では、時刻毎のSOCの推移や、ある時間帯でのSOCの平均・推移幅などを示している。図4では、SOC平均が60%、推移幅が30%〜90%となっている。図5では、SOC平均が80%、推移幅が70%〜90%と、図4よりSOCが高めの範囲(負極のサルフェーションが起こりにくい領域)で推移している。逆に、図6では、SOC平均が40%、推移幅が30%〜50%と、図4よりSOCが低めの範囲(負極のサルフェーションが起こりやすい領域)で推移している。
〔劣化モデル〕
続いて、図7〜図9を用いて、鉛蓄電池の劣化モデル107の例を示す。図7の例では、SOC推移の中心と、それに対して最適な、すなわち鉛蓄電池を最も長寿命化可能な均等充電間隔の関係を示している。図8では、SOC滞在レベルとそれに対して最適な、すなわち鉛蓄電池を最も長寿命化可能な均等充電間隔の関係を示している。SOC滞在レベルは時々刻々と変化するが、例えばその滞在時間に応じた重みをつけて、最適な均等充電間隔を算出することも可能である。なお、均等充電間隔は、図7のように、「何日毎」と決める方法や、図8のように、「何Ah充放電後(何Ah放電後)」と決める方法も有効である。図9は、SOC滞在レベルと、それに対して最適な均等充電時の過充電量の関係を示している。
〔システム処理フロー〕
次に、図10を用いて、実施例1の処理フローについて各ステップ毎に説明する。まず、電池状態測定部102が鉛蓄電池101の状態(電流・電圧・温度など)を測定する(S201)。
そして、SOC推移履歴管理部106は、鉛蓄電池101のSOCの推移をSOC推移DB105に記録する(S203)。
次に、図12に、本発明の実施例2において、より高精度を期待できる詳細な機能ブロック図を示す。実施例2の機能ブロックは、鉛蓄電池101、電池状態測定部102、SOCモデル301、SOC推定モデル選択部302、SOC推定部303、仮SOC推定結果DB304、SOC決定部305、SOCモデル信頼度DB306、SOC推移DB105、SOC推移履歴管理部106、劣化モデル107、均等充電最適計画部108、SOC推移情報・均等充電情報出力部109および、均等充電実施部110、学習部307からなる。
〔システム処理フロー〕
次に、図13を用いて、実施例2の処理フローについて、簡単に説明する。電池状態測定部が鉛蓄電池の状態(電流・電圧・温度など)を測定する(S401)。電池の状態は、放電状態か、あるいは、充電状態か調べ(S402)、放電状態ならば、SOCモデルは、放電時SOCモデルを選択する(S402a)。充電状態ならば、SOCモデルは、放電時SOCモデルを選択する(S402b)。SOC推定部は、選択したSOCモデルを利用し、現在の鉛蓄電池のSOCを推定し、仮SOC推定値とする(S403)。仮SOC推定値は、電池状態(放電・充電)に応じて、仮SOC推定結果DBに格納する(S404)。SOC推移DBを参照し、直前のSOC状態・充放電状態、および、その状態でのSOCモデルの信頼度を調べる(S405)。前ステップの電池状態、SOCモデルの信頼度に応じて、直近のSOC推定結果、および、仮SOC推定結果を用いて、現在のSOC(推定結果)を決定する(S406)。
〔システム処理フロー〕
次に、図15を用いて、処理フローについて説明する。まず、電池状態測定部が鉛蓄電池の状態(電流・電圧・温度など)を測定する(S601)。次に、SOC推定部は、鉛蓄電池の電流・電圧・温度とSOCの関係を示すSOCモデルを利用し、現在の鉛蓄電池のSOCを推定する(S602)。
〔出力例〕
図16A、16Bに、充放電計画の出力例を示す。例えば、今から××時間後に風が急激に弱まり、出力が急激に落ち、それを補うために、鉛蓄電池に放電が多く要求される見込みであるとする。すると、充放電計画部504は、SOC使用範囲内で充放電の目標値を高めに設定して大量放電に備える、といった計画を立てることができる。このように、現時点から先の未来の状況も予測しながら鉛蓄電池を長寿命化可能な運用を計画することにより、さらに、鉛蓄電池の寿命を延ばすことが期待できる。
102:電池状態測定部
103:SOCモデル
110:均等充電実施部
104:SOC推定部
105:SOC推移DB
106:SOC推移履歴管理部
107:劣化モデル
108:均等充電最適計画部
108a:均等充電間隔決定部
108b:均等充電方式決定部
109:SOC推移情報・均等充電情報出力部
301a:放電時SOCモデル
301b:充電時SOCモデル
302:SOC推定モデル選択部
304:仮SOC推定結果DB
306:SOCモデル信頼度DB
506:充放電実施部
501:風力発電予測DB
502:風力発電予測部
504:充放電計画部
505:風力発電情報・SOC推移情報・充放電情報出力部
Claims (18)
- 自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池であって、鉛蓄電池の状態を測定する電池状態測定部と、鉛蓄電池の電流・電圧・温度を含む出力ファクタと鉛蓄電池の充電状態の関係を表すSOCモデルと、鉛蓄電池の均等充電を実施する均等充電実施部を有する鉛蓄電池において、
前記電池状態測定部によって測定した情報と前記SOCモデルの情報から、前記鉛蓄電池の充電状態を推定するSOC推定部と、前記鉛蓄電池の充電状態がどのように推移しているかを記録するSOC推移DBと、前記SOC推定部に推定された充電状態の値を前記SOC推移DBに記録するとともにSOCの推移状況を調べるSOC推移履歴管理部と、前記鉛蓄電池の充電状態を含む鉛蓄電池の運用状況と劣化の関係を表す劣化モデルと、前記SOC推移履歴管理部からのSOC推移状況および前記劣化モデルの情報をもとに均等充電の最適な実施方式を計画する均等充電最適計画部とを設けたことを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。 - 請求項1に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池において、前記均等充電最適計画部は、さらに均等充電間隔決定部と均等充電方式決定部を有することを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。
- 請求項1又は2に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池において、前記SOCモデルは放電時SOCモデルと充電時SOCモデルを有し、前記電池状態測定部の情報に基づいて前記放電時SOCモデルと充電時SOCモデルのいずれかを選択するSOC推定モデル選択部を有することを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。
- 請求項1又は2に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池において、仮SOC推定結果DBとSOCモデル信頼度DBを有し、前記SOC推定部は前記放電時SOCモデルと充電時SOCモデルのいずれか選択されたモデルを用いて前記鉛蓄電池のSOCである仮SOCを推定し、前記仮SOC推定結果DBに放電時推定結果と充電時推定結果に分けて格納し、前記SOC推定部は放電時推定結果と充電時推定結果と前記SOCモデル信頼度DBの情報を基に現在のSOCを推定することを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。
- 請求項1又は2に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池において、前記均等充電最適計画部が決定する均等充電間隔は、鉛蓄電池の放電量(Ah)、充放電量(Ah)、放電時間または放電日数のいずれか一つを基準とすることを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。
- 請求項1又は2に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池において、前記SOC推移DBに格納されているSOC推移状況と、均等充電最適計画部により決められた均等充電の実施予定の情報を外部に出力する、SOC推移情報・均等充電情報出力部を設けたことを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。
- 請求項6に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池において、前記SOC推移情報・均等充電情報出力部は、SOC推移状況と、均等充電の実施予定の他に、鉛蓄電池の放電量(Ah)、又は充放電量(Ah)の情報を出力することを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。
- 自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池であって、鉛蓄電池の状態を測定する電池状態測定部と、鉛蓄電池の電流・電圧・温度を含む出力ファクタと鉛蓄電池の充電状態の関係を表すSOCモデルと、鉛蓄電池の均等充電を実施する充放電実施部を有する鉛蓄電池において、
前記電池状態測定部によって測定した情報と前記SOCモデルの情報から前記鉛蓄電池の充電状態を推定するSOC推定部と、前記鉛蓄電池のSOCの推移状況を記録するSOC推移DBと、前記SOC推定部により推定されたSOCの値をSOC推移DBに記録するとともにSOCの推移状況を調べるSOC推移履歴管理部と、風力発電の予測値を得るために過去の風力発電情報を分析して作成した風力発電予測DBと、該風力発電予測DBを用いて将来の風力発電量を予測する風力発電予測部と、前記鉛蓄電池のSOCおよび電池の充放電を含む電池の運用状況と劣化の関係を表す劣化モデルと、前記風力発電予測部からの将来の風力発電予測結果と、前記SOC推移履歴管理部からのSOC推移状況および前記劣化モデルの情報をもとに、前記鉛蓄電池の長寿命化に最適な鉛蓄電池の充放電を計画する充放電計画部と、該充放電計画部により決められた充放電の計画に従って、鉛蓄電池の充放電を制御する充放電実施部を設けたことを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。 - 請求項8に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池において、前記風力発電予測部による風力発電の予測結果と、前記SOC推移DBに格納されているSOC推移状況と、前記充放電計画部により決められた充放電に関する情報を外部に出力する、風力発電情報・SOC推移情報・充放電情報出力部を設けたことを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池。
- 鉛蓄電池と、鉛蓄電池の状態を測定する電池状態測定部と、前記鉛蓄電池の電流・電圧・温度などのファクタと鉛蓄電池の電池充電状態の関係を表すSOCモデルと、前記鉛蓄電池の均等充電を実施する均等充電実施部を有する自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムにおいて、
前記電池状態測定部によって測定した情報と前記SOCモデルの情報から、前記鉛蓄電池の充電状態を推定するSOC推定部と、前記鉛蓄電池の充電状態がどのように推移しているかを記録するSOC推移DBと、前記SOC推定部に推定された充電状態の値を前記SOC推移DBに記録するとともにSOCの推移状況を調べるSOC推移履歴管理部と、前記鉛蓄電池の充電状態を含む鉛蓄電池の運用状況と劣化の関係を表す劣化モデルと、前記SOC推移履歴管理部からのSOC推移状況および前記劣化モデルの情報をもとに均等充電の最適な実施方式を計画する均等充電最適計画部とを設けたことを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。 - 請求項10に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムにおいて、前記均等充電最適計画部は、さらに均等充電間隔決定部と均等充電方式決定部を有することを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。
- 請求項10又は11に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムにおいて、前記SOCモデルは放電時SOCモデルと充電時SOCモデルを有し、前記電池状態測定部の情報に基づいて前記放電時SOCモデルと充電時SOCモデルのいずれかを選択するSOC推定モデル選択部を有することを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。
- 請求項10又は11に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムにおいて、仮SOC推定結果DBとSOCモデル信頼度DBを有し、前記SOC推定部は前記放電時SOCモデルと充電時SOCモデルのいずれか選択されたモデルを用いて前記鉛蓄電池のSOCである仮SOCを推定し、前記仮SOC推定結果DBに放電時推定結果と充電時推定結果に分けて格納し、前記SOC推定部は放電時推定結果と充電時推定結果と前記SOCモデル信頼度DBの情報を基に現在のSOCを推定することを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。
- 請求項10又は11に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムにおいて、前記均等充電最適計画部が決定する均等充電間隔は、鉛蓄電池の放電量(Ah)、充放電量(Ah)、放電時間または放電日数のいずれか一つを基準とすることを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。
- 請求項10又は11に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムにおいて、前記SOC推移DBに格納されているSOC推移状況と、均等充電最適計画部により決められた均等充電の実施予定の情報を外部に出力する、SOC推移情報・均等充電情報出力部を設けたことを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。
- 請求項15に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムにおいて、前記SOC推移情報・均等充電情報出力部は、SOC推移状況と、均等充電の実施予定の他に、鉛蓄電池の放電量(Ah)、又は充放電量(Ah)の情報を出力することを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。
- 自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムであって、鉛蓄電池の状態を測定する電池状態測定部と、鉛蓄電池の電流・電圧・温度を含む出力ファクタと鉛蓄電池の充電状態の関係を表すSOCモデルと、鉛蓄電池の均等充電を実施する充放電実施部を有する鉛蓄電池システムにおいて、
前記電池状態測定部によって測定した情報と前記SOCモデルの情報から前記鉛蓄電池の充電状態を推定するSOC推定部と、前記鉛蓄電池のSOCの推移状況を記録するSOC推移DBと、前記SOC推定部により推定されたSOCの値をSOC推移DBに記録するとともにSOCの推移状況を調べるSOC推移履歴管理部と、風力発電の予測値を得るために過去の風力発電情報を分析して作成した風力発電予測DBと、該風力発電予測DBを用いて将来の風力発電量を予測する風力発電予測部と、前記鉛蓄電池のSOCおよび電池の充放電を含む電池の運用状況と劣化の関係を表す劣化モデルと、前記風力発電予測部からの将来の風力発電予測結果と、前記SOC推移履歴管理部からのSOC推移状況および前記劣化モデルの情報をもとに、前記鉛蓄電池の長寿命化に最適な鉛蓄電池の充放電を計画する充放電計画部と、該充放電計画部により決められた充放電の計画に従って、鉛蓄電池の充放電を制御する充放電実施部を設けたことを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。 - 請求項17に記載された自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システムにおいて、前記風力発電予測部による風力発電の予測結果と、前記SOC推移DBに格納されているSOC推移状況と、前記充放電計画部により決められた充放電に関する情報を外部に出力する、風力発電情報・SOC推移情報・充放電情報出力部を設けたことを特徴とする自然エネルギー利用システムに用いられる鉛蓄電池システム。
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