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WO2012002429A1 - 充放電制御装置 - Google Patents

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WO2012002429A1
WO2012002429A1 PCT/JP2011/064903 JP2011064903W WO2012002429A1 WO 2012002429 A1 WO2012002429 A1 WO 2012002429A1 JP 2011064903 W JP2011064903 W JP 2011064903W WO 2012002429 A1 WO2012002429 A1 WO 2012002429A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rechargeable battery
amount
charge
power
limit value
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2011/064903
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
員史 西川
泰生 奥田
淳 大内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2012522659A priority Critical patent/JP5485392B2/ja
Priority to EP11800891.1A priority patent/EP2590298A4/en
Priority to CN2011800323924A priority patent/CN102986113A/zh
Priority to US13/807,910 priority patent/US9071068B2/en
Publication of WO2012002429A1 publication Critical patent/WO2012002429A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from AC mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • H02J7/80—
    • H02J7/865—
    • H02J7/947—
    • H02J2105/42—
    • H02J2105/55—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/34—Arrangements for transfer of electric power between networks of substantially different frequency
    • H02J7/82—
    • 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
    • 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
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S50/00—Market activities related to the operation of systems integrating technologies related to power network operation or related to communication or information technologies
    • Y04S50/10—Energy trading, including energy flowing from end-user application to grid

Definitions

  • the present invention relates to a charge / discharge control device for controlling charge / discharge of a rechargeable battery.
  • a secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel hydride battery, or a lead battery is usually used.
  • a lithium ion battery is attracting attention as a rechargeable battery for the above-described charging system because of its light weight, high capacity, and high output.
  • the battery is fully charged at midnight when the electric area is low as a time when the power usage is low.
  • the time zone for example, around noon
  • the capacity deterioration is further increased, leading to further shortening of the battery life.
  • the capacity deterioration means that even if the battery is fully charged, it cannot be charged to the initial fully charged capacity.
  • the battery life is determined when the capacity is reduced to about 60% of the initial full charge capacity.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to charge a rechargeable battery in a system that charges a rechargeable battery when the amount of power used is small and discharges from the rechargeable battery when the amount of power used is large.
  • the purpose is to provide a technology for extending the service life.
  • a charging / discharging control device is a charging / discharging control device that controls charging / discharging of a rechargeable battery, and predicts a power usage amount for each unit period, based on a prediction result by the prediction unit.
  • a rechargeable battery control unit that controls the rechargeable battery to be charged with an excess power amount that exceeds the target power value within the unit period and discharged from the rechargeable battery during a time period that exceeds the target power value.
  • the upper limit value of the charge amount for the full charge of the rechargeable battery is set, and the rechargeable battery control unit is predicted by the prediction unit when it is necessary to charge the rechargeable battery beyond the upper limit value.
  • the battery is charged to the upper limit value during a time period when the amount of power used is small, and the portion exceeding the upper limit value is charged in a time period close to the time period exceeding the target power value.
  • the charge amount is the current amount of electricity stored, and includes the absolute amount “Ah” of the charge amount in addition to the ratio to the full charge (charge state SOC: “%”).
  • the state of charge SOC is the current charge amount of the storage battery (absolute amount “Ah”) / charge amount at full charge (absolute amount “Ah”).
  • the life of the rechargeable battery can be extended in a system in which the rechargeable battery is charged when the amount of power used is small and discharged from the rechargeable battery when the amount of power used is large.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a charge / discharge method according to an embodiment of the present invention.
  • the upper graph in FIG. 1 shows the predicted power consumption per unit period in a certain facility, and the lower graph shows the charge amount per unit period corresponding to the predicted power consumption of the rechargeable battery installed in the facility. .
  • the power consumption of the next day is predicted, and the predicted power consumption exceeds the target power value (here, contract power with the power company) (hereinafter referred to as excess power amount as appropriate (region c). (Refer to block a).
  • target power value here, contract power with the power company
  • the amount exceeding the upper limit value of the charge amount (for example, 80% of full charge) is charged immediately before the discharge time zone (see block b).
  • the full charge period (see box d) of the rechargeable battery can be shortened as much as possible, and deterioration of the battery can be prevented.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a charge / discharge system 500 according to the embodiment of the present invention.
  • the charge / discharge system 500 according to the present embodiment is installed in a facility such as a supermarket or a convenience store. However, this is not the case.
  • the charging / discharging system 500 includes a charging / discharging control device 100, a rechargeable battery 200, a power receiving facility 210, a power meter 220, an AC / DC converter 230, and a power consuming device 300.
  • a refrigerator 310, a showcase 320, and an air conditioner 330 are provided as the power consuming device 300.
  • the rechargeable battery 200 is assumed to be a lithium ion battery in the present embodiment.
  • the power receiving facility 210 takes commercial power (AC power) into the facility.
  • the wattmeter 220 measures the actual power consumption of the power consuming equipment 300 in the facility and outputs it to the charge / discharge control device 100 (more precisely, the measurement unit 110 described later).
  • an average value of power consumption per unit time (for example, 10 minutes) is defined as actual power consumption.
  • the AC / DC converter 230 converts AC power supplied from a commercial power source into DC power and supplies it to the rechargeable battery 200.
  • the DC power supplied from the rechargeable battery 200 is converted into AC power and supplied to the power consuming device 300 in the facility.
  • the charging / discharging control device 100 controls charging / discharging of the rechargeable battery 200.
  • the charge / discharge control device 100 includes a measurement unit 110, a learning data management unit 120, a learning data holding unit 130, a prediction unit 140, and a rechargeable battery control unit 150.
  • These configurations can be realized by an arbitrary processor, memory, or other LSI in terms of hardware, and can be realized by a program loaded in the memory in terms of software, but here by their cooperation.
  • Draw functional blocks Therefore, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms by hardware only, software only, or a combination thereof.
  • the measurement part 110 acquires environmental data for every fixed period (for example, 10 minutes).
  • Environmental data includes temperature and humidity outside the facility, temperature and humidity inside the facility, and the like.
  • the outside temperature an example of acquiring the temperature outside the facility (hereinafter referred to as the outside temperature) having a high correlation with the power consumption will be described in the present embodiment.
  • the measurement part 110 acquires the actual power consumption of the power consumption apparatus 300 from the wattmeter 220 for every fixed period (for example, 10 minutes).
  • the learning data management unit 120 registers the environmental data (outside temperature in the present embodiment) and actual power consumption acquired by the measurement unit 110 in the learning data holding unit 130 as learning data.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the data structure of the learning data holding unit 130.
  • FIG. 3 shows an example in which a two-dimensional table using the time zone and the outside air temperature as parameters is constructed, and the measured actual power consumption is stored as learning data in each cell e in the table.
  • the configuration may be such that the actual power consumption for the last 10 times is stored in each cell e.
  • environmental conditions of the learning data in addition to the time zone, temperature, and humidity, other parameters such as audience data, visitor prediction, sale date, day of week, etc. can be used.
  • the prediction unit 140 predicts the power consumption for each unit period. For example, the amount of power used per unit period of a certain day is predicted on the previous day. More specifically, the learning data of the power consumption (for example, actual power consumption) recorded using the time zone and at least one environmental condition (in this embodiment, the outside air temperature) as parameters, and the environmental condition for the unit period (this In the embodiment, a predicted value of outside air temperature) is acquired, and based on these values, the power consumption for each unit period is predicted.
  • the learning data of the power consumption for example, actual power consumption
  • the environmental condition for the unit period this In the embodiment, a predicted value of outside air temperature
  • the prediction unit 140 obtains the next day's weather data (for each unit period in the present embodiment) from the weather database 400 constructed in an external server connected via a network (for example, the Internet). Get outside temperature). Based on the outside temperature for each unit period, the learning data holding unit 130 is referred to, and the power usage amount for each unit period on the next day is predicted.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a process of predicting the power consumption for each unit period of the next day from the outside temperature for each unit period of the next day.
  • the upper graph in FIG. 4 shows the outside temperature f for each unit period acquired from the weather database 400 on the next day.
  • the lower graph shows a table storing the actual power consumption shown in FIG.
  • the prediction unit 140 calculates the predicted power consumption for each time zone based on the data of the actual power consumption for the last 10 times stored in the cell of the table.
  • a cell g painted in gray scale indicates a cell corresponding to the outside air temperature f for each unit period of the next day.
  • the maximum value (or average value) of the actual power consumption for the last 10 past times is selected.
  • the rechargeable battery control unit 150 charges the rechargeable battery 200 with an excess power amount that exceeds the target power value within the unit period (predicted date in the present embodiment) based on the prediction result by the prediction unit 140. Then, control is performed so that the rechargeable battery 200 is discharged in a time zone that exceeds the target power value.
  • an upper limit value (for example, 80% in the present embodiment) of the charge amount with respect to the full charge of the rechargeable battery 200 according to the characteristics of the rechargeable battery 200 is set in advance.
  • the degree of acceleration of the rechargeable battery varies depending on the amount of charge. In particular, when the battery is almost fully charged or when there is almost no charge, the degree of acceleration is greater than when the charge is medium.
  • the upper limit value and the lower limit value to be described later are set so as to include a region where the degree of acceleration of deterioration is large. In this specification, this is expressed as the characteristics of the rechargeable battery.
  • the power usage amount for each unit period predicted by the prediction unit 140 is smaller than that for other unit periods.
  • the rechargeable battery 200 is charged to the upper limit value, and the portion exceeding the upper limit value is closer to the time zone in which the target power value is exceeded than the time zone in which the rechargeable battery 200 is charged to the upper limit value. Charge.
  • the time period in which the power consumption is low may be considered as a time period in which the predicted power consumption does not exceed a predetermined set value, may be considered as a time period in which the cumulative total of the predicted power consumption is the smallest, or the predicted power consumption May be considered as a time zone including the least time.
  • the time zone is usually a midnight time zone. In Japan, electricity charges are set cheaper in midnight hours than in normal hours (as of June 2010). Therefore, normally, the rechargeable battery control unit 150 will charge the rechargeable battery 200 to the upper limit value in a time zone in which the electricity rate is set lower than the normal time zone, and is expected to further reduce the power rate. it can.
  • charging that exceeds the upper limit value starts so as to end at or just before the start time of the time zone that exceeds the target power value.
  • it is a scheduled time zone. In this case, the time during which the rechargeable battery 200 is in a fully charged state can be shortened.
  • a lower limit value for example, 50% in the present embodiment
  • the ratio of the charge amount obtained by subtracting the excess power amount predicted by the prediction unit 140 from the current charge amount of the rechargeable battery 200 is equal to or higher than the lower limit value.
  • the rechargeable battery 200 is not charged in advance.
  • the ratio of the charge amount to the full charge of the rechargeable battery 200 is smaller than the lower limit value, charging is performed such that the charge amount after discharging the excess power amount becomes the lower limit value.
  • the ratio of the excess power amount to the full charge amount is ((X / Y) ⁇ 100)%, the current charge amount relative to the full charge amount is ((Z / Y) ⁇ 100)%.
  • the respective ratios are represented by x% and z%.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a charge / discharge method in a case where charging does not exceed the upper limit value of the charge amount.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a charging / discharging method when charging exceeding full charge is necessary.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the charging time of the rechargeable battery 200 and the amount of charge.
  • the rechargeable battery control unit 150 charges the rechargeable battery 200. Control not to. This is for reducing the number of times of charging / discharging and preventing the capacity deterioration of the rechargeable battery 200.
  • the rechargeable battery control unit 150 sets the charge amount after discharging the excess power amount to the lower limit value during a time period when the predicted power usage amount is small. (Lower limit value + x ⁇ z)% is charged so that
  • the charging current depends on the charging characteristics of each rechargeable battery. However, in the time zone in which it is estimated that the target power value is exceeded by charging, the rechargeable battery control unit 150 decreases the charging current value so as not to exceed the target power value.
  • the charging time is calculated from the charging characteristics of each battery (see FIG. 7). If the charging current value is lowered, the charging time is extended. For example, when the charging current value is halved, the charging time is estimated to be doubled. Based on the charging time, the rechargeable battery control unit 150 completes the charging by the time when the time period in which the power consumption is low (for example, the midnight time period (here, 23:00 to 7 o'clock)) ends. Start charging.
  • the upper graph in FIG. 5 shows the predicted power consumption per unit period in the facility, and the lower graph shows the charge amount per unit period corresponding to the predicted power consumption of the rechargeable battery 200 installed in the facility.
  • the prediction unit 140 predicts the power consumption of the next day, and the rechargeable battery control unit 150 charges the amount of excess power (see area i) with the predicted power consumption during a time period when the power consumption is low (see block h).
  • the charging is completed by 7 am before the late night time charge is applied.
  • charging beyond the upper limit is not necessary, and a full charging period does not occur.
  • processing is performed as follows.
  • the portion exceeding the above upper limit value (lower limit value + x ⁇ upper limit value)% is charged immediately before the discharge time zone (hereinafter referred to as second charge).
  • the charging time of the second charging is also calculated from the charging characteristics of each rechargeable battery (see FIG. 7). Based on the charging time, the rechargeable battery control unit 150 starts charging so that the charging is completed immediately before the time period for discharging.
  • the prediction unit 140 predicts the power consumption of the next day, and the rechargeable battery control unit 150 charges the amount of excess power (see area 1) with the predicted power consumption during a time period when the power consumption is low (see block j) (hereinafter referred to as “block j”).
  • the first charge is completed by 7:00 am before the midnight time zone charge is applied.
  • the first charging is performed within a range not exceeding the upper limit.
  • the rechargeable battery control unit 150 performs the second charge immediately before the time period for discharging the portion exceeding the upper limit (see block k). Thereby, the full charge period (see box m) can be shortened.
  • a lower limit value (for example, 20% in this embodiment) of the discharge amount with respect to the full charge of the rechargeable battery 200 may be set according to the characteristics of the rechargeable battery 200.
  • the rechargeable battery control unit 150 performs discharge within a range that does not fall below the lower limit value of the discharge amount.
  • the rechargeable battery 200 discharges in a range where z% does not fall below the first lower limit value of the discharge amount (FIG. 6). h). Thereby, capacity degradation due to overdischarge can be suppressed.
  • the rechargeable battery control unit 150 includes a second lower limit value (for example, 10% in the present embodiment) of the discharge amount and a second lower limit discharge count (the second lower limit value when the discharge amount is lower than the first lower limit value). May be set.
  • the second lower limit number of discharges can be changed depending on the characteristics of the rechargeable battery, and may be an absolute number or a number per unit period (for example, 10 times a year). In this case, the rechargeable battery control unit 150 may allow the discharge to the second lower limit value as long as the second lower limit discharge number is equal to or less than a predetermined number. In other words, the discharge amount may be discharged to a second lower limit value below the first lower limit value.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the overall operation of the charge / discharge system 500 according to the embodiment of the present invention. Details of each process will be described with reference to FIGS.
  • the measurement unit 110 executes power value acquisition processing, and the learning data management unit 120 executes learning processing (S10).
  • the prediction unit 140 executes a prediction process (S20).
  • the rechargeable battery control unit 150 executes a charging process (S40).
  • the rechargeable battery control unit 150 performs a discharge process (S50). The above processing is repeatedly executed.
  • FIG. 9 is a flowchart showing details of the power value acquisition process and the learning process.
  • the measurement unit 110 determines whether or not the sensor acquisition period has arrived (S11), and when it has arrived (Yes in S11), acquires the outside air temperature and actual power consumption (S12).
  • the learning data management unit 120 stores the actual power consumption in the learning data cell for each environmental condition (in this embodiment, for each time zone and outside temperature) (S13).
  • FIG. 10 is a flowchart showing details of the prediction process.
  • the prediction unit 140 determines whether or not the prediction time specified by the user (for example, 23:00 on the previous day) has arrived (S21), and if it has arrived (Yes in S21), the weather data for the next day (this embodiment) Then, the outside temperature for each unit period is acquired (S22). From the meteorological data, the maximum value stored in the cell of the learning data for each time zone and outside temperature is extracted as predicted power (S23), and a predicted power consumption pattern is calculated (S24).
  • the prediction unit 140 calculates an excess power amount based on the predicted power consumption pattern (S25), and calculates a discharge start time, a discharge end time, and a discharge pattern based on the calculated power consumption pattern (S26).
  • the discharge pattern is an excess power amount per unit time obtained by subtracting the target power value from the predicted power consumption pattern.
  • the prediction unit 140 compares the value obtained by subtracting the excess power amount from the current charge amount with the lower limit value of the charge amount (S27), and if the former is less than the latter (Yes in S27), the time when the power consumption is low
  • the first charge amount charged in the belt is calculated (S28), and the charge start time and end time are calculated (S29). If the former is greater than or equal to the latter (No in S27), charging is not performed (S30). More specifically, invalid values are set for the first charge start time and the second charge start time.
  • the prediction unit 140 compares the value obtained by adding the excess power amount to the current charge amount and the upper limit value of the charge amount when executing the first charge (S31). When the former exceeds the latter (Yes in S31), the second charge amount to be charged in the time zone immediately before the discharge is calculated (S32), and the charge start time and end time are calculated (S33). When the former is equal to or less than the latter (No in S31), the processes in steps S32 and 33 are skipped. Although not shown in FIG. 10, in a time zone in which it is estimated that charging exceeds the target power value, the charging current value is lowered and the charging time in that case is calculated.
  • FIG. 11 is a flowchart showing details of the charging process.
  • the rechargeable battery control unit 150 performs the first charge on the rechargeable battery 200 from the first charge start time to the end time (Yes in S41) (S42). During the other period (No in S41), the first charging is stopped (S43). Note that charging is not performed when an invalid value is set at the first charging start time.
  • the rechargeable battery control unit 150 performs the second charge on the rechargeable battery 200 from the second charge start time to the end time (Yes in S44) (S45). During the other period (No in S44), the second charging is stopped (S46). Note that charging is not performed when an invalid value is set at the second charging start time.
  • FIG. 12 is a flowchart showing details of the discharge process.
  • the rechargeable battery control unit 150 discharges according to the discharge pattern from the discharge start time to the end time (Yes in S51) (S52). During the other period (No in S51), the discharge is stopped (S53).
  • the rechargeable battery control unit 150 stops discharging (S55).
  • the discharge is performed according to the discharge pattern.
  • the full charge period is shortened in a system in which the rechargeable battery is charged when the amount of power used is small and discharged from the rechargeable battery when the amount of power used is large.
  • the life of the rechargeable battery can be extended.
  • the lifetime of a rechargeable battery can be extended by reducing the frequency
  • the lifetime of a rechargeable battery can be extended by suppressing overdischarge.
  • the electricity bill can be reduced.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a charge / discharge method according to the first modification.
  • a transition curve s indicates a power consumption pattern predicted at 23:00 on the previous day, for example.
  • the transition curve r indicates a power consumption pattern predicted based on the latest weather information acquired from the weather database 400 at the morning time p (for example, 7:00) on that day.
  • the prediction unit 140 calculates an excess power amount (refer to the region v) based on the power consumption pattern of the transition curve s, and charges in a time zone when the power consumption is low (see block o).
  • the prediction unit 140 recalculates the excess power amount based on the power consumption pattern of the transition curve r re-predicted in the morning of the day. As a result of the recalculation, if the current amount of charge cannot cover the recalculated excess power amount, the amount that cannot be covered is charged immediately before discharging (see block p).
  • the prediction unit 140 may recalculate the excess power amount and change the charge amount associated therewith. As described above, according to the first modification, it is possible to improve the prediction accuracy of the power consumption pattern, and to perform more optimized charge / discharge control.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a charge / discharge method according to the second modification.
  • an example of a midnight time zone where the electricity rate is low is given as a time zone where the power consumption is small.
  • electricity charges differ between daytime power hours and late-night power hours, and late-night power is set at a lower price than daytime power, but there are cases where there is no difference in electricity charges during the time.
  • the rechargeable battery control unit 150 based on the power usage amount for each unit period predicted by the prediction unit 140, by the time when the power usage amount starts to decrease or level off to rise. It is recommended to schedule the charging up to the upper limit.
  • the upper graph in FIG. 14 shows the predicted power consumption per unit period in the facility, and the lower graph shows the charge amount per unit period corresponding to the predicted power consumption of the rechargeable battery 200 installed in the facility.
  • the prediction unit 140 predicts the power consumption of the next day, and the rechargeable battery control unit 150 schedules the first charging to be completed immediately before the inclination of the predicted power consumption increases (see block t).
  • the rechargeable battery control unit 150 performs the second charge immediately before the time period for discharging the portion exceeding the upper limit (see block u).
  • charging can be performed without exceeding the target power value by performing constant current charging in a time zone where the amount of power used is small, and the charging time can be shortened.
  • the charge / discharge system 500 is applied to a facility such as a store.
  • the charge / discharge system 500 can also be applied to each home.
  • 100 charge / discharge control device 110 measurement unit, 120 learning data management unit, 130 learning data holding unit, 140 prediction unit, 150 rechargeable battery control unit, 200 rechargeable battery, 210 power receiving equipment, 220 wattmeter, 230 AC / DC converter , 300 power consuming equipment, 310 refrigerator, 320 showcase, 330 air conditioner, 400 weather database, 500 charge / discharge system.

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

【課題】電力使用量が少ないときに充電池に充電し、電力使用量が多いときにその充電池から放電するシステムにて、充電池の寿命を延ばす。 【解決手段】予測部１４０は、単位期間毎の電力使用量を予測する。充電池制御部１５０は、予測部１４０による予測結果にもとづいて、単位期間内において目標電力値を超過する分の超過電力量を充電池２００に充電し、当該目標電力値を超過する時間帯に充電池２００から放電するよう制御する。充電池制御部１５０には、充電池２００の満充電に対する充電量の上限値が設定されている。充電池制御部１５０は、当該上限値を超えて充電池２００に充電する必要がある場合、予測部１４０により予測された電力使用量が少ない時間帯に、充電池を上限値まで充電し、上限値を超える分を、目標電力値を超過する時間帯に近い時間帯に充電する。

Description

充放電制御装置
　本発明は、充電池の充放電を制御する充放電制御装置に関する。
　近年、電力利用者において電力ピークカットが可能な充電システムが導入される例が増えている。この充電システムは、電力使用量が少ない時間帯に充電池を充電し、電力使用量がピークとなる時間帯に当該充電池から放電することで、電力使用量のピーク電力を低減させるものである。また、安価な深夜電気料金にて充電池を充電し、これを昼間に放電させて昼間の電気料金を削減する充電システムが導入される例も増えている。これらの充電システムの導入により、電気料金総額を削減することができる。
　このような充電システムに搭載される充電池としては、通常、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池等の二次電池が利用される。特に、リチウムイオン電池は、軽量、高容量および高出力であるため、上記のような充電システム用の充電池として注目されている。
特開２００９－１９４９４７号公報
　リチウムイオン電池は使い方によって寿命が大きく異なってくる。電池の初期導入コストを電力料金の削減により回収するためには、電池寿命をできるだけ延ばす必要がある。電池寿命が短くなる要因として、充放電回数の増加が挙げられるが、それ以外に、満充電のまま高温で保存すること、過充電・過放電することも挙げられる。
　ここで、電力使用量が少ない時間帯に充電し、電力ピークとなる時間帯に放電するリチウムイオン電池の充電システムにおいて、電力使用量が少ない時間帯として電気領域が安価な深夜時間帯に満充電近くまで充電し、翌日の電力ピークとなる時間帯（例えば、昼ごろ）に放電するケースを考える。この場合、満充電近くで保存する期間が長くなる。すなわち、電池寿命を短くする要因が発生する。また、夏季など電池の周辺温度が高い状況では、その容量劣化がさらに大きくなり、電池寿命をさらに短くすることにつながる。ここで、容量劣化とは満充電状態まで充電しても初期の満充電の容量まで充電できなくなることを指す。一般に初期の満充電の容量の６０％程度まで低下すると電池寿命と判断される。
　本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、電力使用量が少ないときに充電池を充電し、電力使用量が多いときにその充電池から放電するシステムにて、充電池の寿命を延ばす技術を提供することにある。
　本発明のある態様の充放電制御装置は、充電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、単位期間毎の電力使用量を予測する予測部と、予測部による予測結果にもとづいて、単位期間内において目標電力値を超過する分の超過電力量を充電池に充電し、目標電力値を超過する時間帯に充電池から放電するよう制御する充電池制御部と、を備える。充電池制御部には、充電池の満充電に対する充電量の上限値が設定されており、充電池制御部は、上限値を超えて充電池に充電する必要がある場合、予測部により予測された電力使用量が少ない時間帯に、充電池を上限値まで充電し、上限値を超える分を、目標電力値を超過する時間帯に近い時間帯に充電する。ここで、充電量は現在の蓄電された電気量であり、満充電に対する割合（充電状態ＳＯＣ：「％」）のほかに、充電量の絶対量「Ａｈ」も含まれる。なお、充電状態ＳＯＣとは、現在の蓄電池の充電量（絶対量「Ａｈ」）／満充電時の充電量（絶対量「Ａｈ」）である。
　本発明によれば、電力使用量が少ないときに充電池を充電し、電力使用量が多いときにその充電池から放電するシステムにて、充電池の寿命を延ばすことができる。
本発明の実施の形態に係る充放電方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る充放電システムの構成を示す図である。 学習データ保持部のデータ構造の一例を示す図である。 翌日の単位期間毎の外気温から翌日の単位期間毎の電力使用量を予測する処理を説明するための図である。 充電量の上限値を超えて充電しない場合の充放電方法を説明するための図である。 満充電を超える充電が必要な場合の充放電方法を説明するための図である。 充電池の充電時間と充電量の関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る充放電システムの全体動作を示すフローチャートである。 電力値取得処理および学習処理の詳細を示すフローチャートである。 予測処理の詳細を示すフローチャートである。 充電処理の詳細を示すフローチャートである。 放電処理の詳細を示すフローチャートである。 変形例１に係る充放電方法を説明するための図である。 変形例２に係る充放電方法を説明するための図である。
　まず、本発明の実施の形態を詳細に説明する前に、本発明の実施の形態の概要を述べる。図１は、本発明の実施の形態に係る充放電方法を説明するための図である。図１の上のグラフは、ある施設における単位期間毎の予測消費電力量を示し、下のグラフは施設に設置された充電池の、当該予測消費電力に対応した単位期間毎の充電量を示す。図１に示すように、翌日の消費電力を予測し、予測消費電力が目標電力値（ここでは、電力会社との契約電力）を上回る分の電力量（以下適宜、超過電力量という（領域ｃ参照））を、電力使用量が少ない時間帯に充電する（ブロックａ参照）。ただし、充電量の上限値（例えば、満充電の８０％）を上回る分は、放電する時間帯の直前に充電する（ブロックｂ参照）。これにより、充電池の満充電期間（囲みｄ参照）を極力短くし、電池の劣化を防ぐことができる。
　図２は、本発明の実施の形態に係る充放電システム５００の構成を示す図である。以下、本実施の形態に係る充放電システム５００がスーパーマーケット、コンビニエンスストアなどの施設に設置される例を想定する。ただし、この限りではない。
　充放電システム５００は、充放電制御装置１００、充電池２００、受電設備２１０、電力計２２０、ＡＣ／ＤＣ変換器２３０および電力消費機器３００を備える。施設内には電力消費機器３００として、例えば、冷凍機３１０、ショーケース３２０および空調機３３０を備える。充電池２００は本実施の形態ではリチウムイオン電池を想定する。
　受電設備２１０は、商用電源（ＡＣ電源）を施設内に取り込む。電力計２２０は、施設内の電力消費機器３００の実消費電力を計測し、充放電制御装置１００（より厳密には後述する計測部１１０)に出力する。ここでは、例えば、単位時間（例えば１０分）あたりの消費電力の平均値を実消費電力と定義する。ＡＣ／ＤＣ変換器２３０は、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、充電池２００に供給する。また、充電池２００から供給される直流電力を交流電力に変換して、施設内の電力消費機器３００に供給する。
　充放電制御装置１００は充電池２００の充放電を制御する。充放電制御装置１００は、計測部１１０、学習データ管理部１２０、学習データ保持部１３０、予測部１４０および充電池制御部１５０含む。これらの構成は、ハードウェア的には、任意のプロセッサ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウェア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組み合わせによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
　計測部１１０は、一定周期（例えば１０分）ごとに環境データを取得する。環境データは、施設外の気温および湿度、並びに施設内の温度および湿度などが該当する。以下、本実施の形態では説明を単純化するために、消費電力と相関の高い、施設外の気温（以下、外気温という）を取得する例を説明する。また、計測部１１０は、電力計２２０から一定周期（例えば１０分）ごとに電力消費機器３００の実消費電力を取得する。
　学習データ管理部１２０は、計測部１１０により取得された環境データ（本実施の形態では外気温）および実消費電力を、学習データとして学習データ保持部１３０に登録する。
　図３は、学習データ保持部１３０のデータ構造の一例を示す図である。図３では時間帯および外気温をパラメータとする二次元テーブルを構築し、当該テーブル内の各セルｅに、計測された実消費電力が学習データとして格納される例を描いている。例えば、各セルｅに直近過去１０回分の実消費電力が格納される構成であってもよい。学習データの環境条件としては、時間帯・気温・湿度以外にも、それ以外の観客データ・来客予測・特売日・曜日等のパラメータも使うことができる。
　予測部１４０は、単位期間毎の電力使用量を予測する。例えば、ある一日の単位期間毎の電力使用量を前日に予測する。より具体的には、時間帯と少なくとも一つの環境条件（本実施の形態では外気温）をパラメータとして記録された電力使用量（例えば実消費電力）の学習データと、単位期間の環境条件（本実施の形態では外気温）の予測値を取得し、それらをもとに、単位期間毎の電力使用量を予測する。
　予測部１４０は、所定の予測時刻が到来すると、ネットワーク（例えば、インターネット）を介して接続された外部サーバに構築された気象データベース４００から、翌日の気象データ（本実施の形態では単位期間毎の外気温）を取得する。その単位期間毎の外気温をもとに、学習データ保持部１３０を参照して、翌日の単位期間毎の電力使用量を予測する。
　図４は、翌日の単位期間毎の外気温から翌日の単位期間毎の電力使用量を予測する処理を説明するための図である。図４の上のグラフは、気象データベース４００から取得した翌日の単位期間毎の外気温ｆを示す。下のグラフは、図３に示した実消費電力が格納されたテーブルを示す。予測部１４０は、当該テーブルのセルに格納されている直近過去１０回分の実消費電力のデータをもとに、時間帯別の予測消費電力を算出する。なお、グレースケールで塗られているセルｇが、翌日の単位期間毎の外気温ｆに対応するセルを示す。予測消費電力の算出方法としては、例えば、直近過去１０回分の実消費電力の最大値（または平均値でも良い）を選択する。
　充電池制御部１５０は、予測部１４０による予測結果にもとづいて、上記単位期間（本実施の形態では予測対象日）内において目標電力値を超過する分の超過電力量を充電池２００に充電し、当該目標電力値を超過する時間帯に充電池２００から放電するよう制御する。
　充電池制御部１５０には、充電池２００の特性に応じた、充電池２００の満充電に対する充電量の上限値（本実施の形態では、例えば８０％）が予め設定されている。充電池は充電量に応じて劣化の促進度合いが異なり、特に満充電に近いときや、充電量がほとんどない場合には充電量が中くらいの時と比較してその促進度合いが大きくなる。上記上限値や後述する下限値は、その劣化の促進度合いが大きい領域を含むよう設定される。本明細書では、これを充電池の特性と表現している。充電池制御部１５０は、当該上限値を超えて充電池２００に充電する必要がある場合、予測部１４０により予測された単位期間毎の電力使用量が他の単位期間と比較して少ない時間帯に、充電池２００を当該上限値まで充電し、当該上限値を超える分を、充電池２００を当該上限値まで充電した時間帯よりも、当該目標電力値を超過する時間帯に近い時間帯に充電する。
　上記電力使用量が少ない時間帯は、予測消費電力が所定の設定値を超えない時間帯と考えてもよいし、予測消費電力の累計が最も小さい時間帯と考えてもよいし、予測消費電力が最も少ない時間を含む時間帯と考えてもよい。当該時間帯は、通常、深夜時間帯となる。日本では深夜時間帯は通常の時間帯より電気料金が安価に設定されている（２０１０年６月現在）。したがって、通常、充電池制御部１５０は、電気料金が通常の時間帯より安価に設定された時間帯に、充電池２００を当該上限値まで充電することになり、さらに電力料金を引き下げることが期待できる。
　当該目標電力値を超過する時間帯に近い時間帯は、当該上限値を超える分の充電が、当該目標電力値を超過する時間帯の開始時刻、またはその直前に終了するように開始されるようスケジュールされた時間帯であることが好ましい。この場合、充電池２００が満充電状態にある時間を最も短くすることができる。
　充電池制御部１５０には、充電池２００の特性に応じた、充電池２００の満充電に対する充電量の下限値（本実施の形態では、例えば５０％）が設定されていてもよい。この場合、充電池制御部１５０は、充電池２００の現在の充電量から予測部１４０により予測された超過電力量を減算した充電量の、充電池２００の満充電に対する割合が、当該下限値以上の場合、充電池２００への事前の充電を行わない。逆に、上記充電量の、充電池２００の満充電に対する割合が、当該下限値より小さい場合は、超過電力量を放電した後の充電量が当該下限値になるように充電する。
　以下、具体例を挙げながら説明する。前提として、超過電力量がＸ［ｋＷｈ］、充電池２００の満充電量がＹ［ｋＷｈ］、現在の充電量がＺ［ｋＷｈ］のとき、満充電量に対する超過電力量の比率は（（Ｘ／Ｙ）×１００）％、満充電量に対する現在の充電量は（（Ｚ／Ｙ）×１００）％となる。以下、それぞれの比率をｘ％、ｚ％で表す。
　図５は、充電量の上限値を超えて充電しない場合の充放電方法を説明するための図である。図６は、満充電を超える充電が必要な場合の充放電方法を説明するための図である。図７は、充電池２００の充電時間と充電量の関係を示す図である。
　現在の充電量から超過電力量を引いた差分が上記下限値（本実施の形態では、例えば３０％）以上の場合（ｚ－ｘ≧下限値）、充電池制御部１５０は充電池２００に充電しないよう制御する。これは、充放電回数を減らし、充電池２００の容量劣化を防ぐためである。上記差分が下限値より小さい場合（ｚ－ｘ＜下限値）、充電池制御部１５０は、予測される電力使用量が少ない時間帯に超過電力量を放電した後の充電量が当該下限値になるように（下限値＋ｘ－ｚ）％を充電する。
　充電電流は各充電池の充電特性に従う。ただし、充電によって目標電力値を上回ると推測される時間帯は、充電池制御部１５０は当該目標電力値を上回らないよう充電電流値を下げる。充電時間は、各電池の充電特性（図７参照）から算出する。充電電流値を下げた場合、充電時間を延ばす。例えば、充電電流値を半分にしたときは、充電時間は２倍になると推測する。その充電時間をもとに、充電池制御部１５０は、電力使用量が少ない時間帯（例えば、深夜時間帯（ここでは、２３時～７時））が終了する時間までに充電が完了するよう充電を開始する。
　図５の上のグラフは、施設における単位期間毎の予測消費電力を示し、下のグラフは施設に設置された充電池２００の、当該予測消費電力に対応した単位期間毎の充電量を示す。予測部１４０は翌日の消費電力を予測し、充電池制御部１５０は、予測消費電力が超過電力量（領域ｉ参照）を、電力使用量が少ない時間帯に充電する（ブロックｈ参照）。ここでは、深夜時間帯料金が適用される午前７時前までに充電を完了する。図５では、上記上限値を超える分の充電は必要なく、満充電となる期間も発生しない。
　これに対し、充電後の充電量（下限値＋ｘ）％が上記上限値より大きい場合、以下のように処理する。上記上限値を超過する分（下限値＋ｘ－上限値）％は、放電する時間帯の直前に充電する（以下、第２充電という）。第２充電の充電時間も、各充電池の充電特性（図７参照）から算出する。その充電時間をもとに、充電池制御部１５０は、放電する時間帯の直前までに充電が完了するよう充電を開始する。
　図６の上のグラフは、施設における単位期間毎の予測消費電力を示し、下のグラフは施設に設置された充電池２００の、当該予測消費電力に対応した単位期間毎の充電量を示す。予測部１４０は翌日の消費電力を予測し、充電池制御部１５０は、予測消費電力が超過電力量（領域ｌ参照）を、電力使用量が少ない時間帯に充電する（ブロックｊ参照）（以下、第１充電という）。ここでは、深夜時間帯料金が適用される午前７時前までに第１充電を完了する。第１充電は、上記上限値を超えない範囲で行う。充電池制御部１５０は、上記上限値を超える分を、放電する時間帯の直前に第２充電する（ブロックｋ参照）。これにより、満充電期間（囲みｍ参照）を短くすることができる。
　充電池制御部１５０には、充電池２００の特性に応じた、充電池２００の満充電に対する放電量の下限値（本実施の形態では、例えば２０％）が設定されていてもよい。この場合、充電池制御部１５０は、当該放電量の下限値を下回らない範囲で放電する。上記具体例に即して説明すると、予測消費電力が目標電力値を上回る時間帯に、ｚ％が当該放電量の第１下限値を下回らない範囲で、充電池２００から放電する（図６のｈ参照）。これにより、過放電による容量劣化を抑制することができる。さらに、充電池制御部１５０には、放電量の第２下限値（本実施の形態では、例えば１０％）、および第２下限放電回数（放電量が第１下限値を下回って第２下限値まで放電する回数）が設定されてもよい。上記第２下限放電回数は、充電池の特性により変更可能であり、絶対回数または単位期間あたりの回数（例えば年間１０回など）であってもよい。その場合、充電池制御部１５０は、上記第２下限放電回数が所定回数以下であれば、当該第２下限値までの放電を許容してもよい。すなわち、上記放電量の第１下限値を下回って第２下限値まで放電させてもよい。
　図８は、本発明の実施の形態に係る充放電システム５００の全体動作を示すフローチャートである。なお、各処理の詳細は図９～１２で説明する。計測部１１０は電力値取得処理を実行し、学習データ管理部１２０は学習処理を実行する（Ｓ１０）。予測部１４０は予測処理を実行する（Ｓ２０）。充電池制御部１５０は充電処理を実行する（Ｓ４０）。充電池制御部１５０は放電処理を実行する（Ｓ５０）。以上の処理が繰り返し実行される。
　図９は、電力値取得処理および学習処理の詳細を示すフローチャートである。計測部１１０はセンサ取得周期が到来したか否かを判定し（Ｓ１１）、到来した場合（Ｓ１１のＹｅｓ）、外気温および実消費電力を取得する（Ｓ１２）。学習データ管理部１２０は、実消費電力を環境条件別（本実施の形態では、時間帯および外気温別）の学習データのセルに格納する（Ｓ１３）。
　図１０は、予測処理の詳細を示すフローチャートである。予測部１４０は、ユーザが指定した予測時刻（例えば、前日の２３時）が到来したか否かを判定し（Ｓ２１）、到来した場合（Ｓ２１のＹｅｓ）、翌日の気象データ（本実施の形態では、単位期間毎の外気温）を取得する（Ｓ２２）。当該気象データから、時間帯および外気温別の学習データのセルに格納された最大値を予測電力として抽出し（Ｓ２３）、予測消費電力パターンを算出する（Ｓ２４）。
　予測部１４０は、その予測消費電力パターンをもとに、超過電力量を算出し（Ｓ２５）、それをもとに、放電開始時刻、放電終了時刻および放電パターンを算出する（Ｓ２６）。放電パターンとは、予測消費電力パターンから目標電力値を引いた単位時間毎の超過電力量である。
　予測部１４０は、現在の充電量から超過電力量を減算した値と、充電量の下限値とを比較し（Ｓ２７）、前者が後者未満の場合（Ｓ２７のＹｅｓ）、電力使用量の少ない時間帯に充電する第１充電量を算出し（Ｓ２８）、その充電開始時刻および終了時刻を算出する（Ｓ２９）。前者が後者以上の場合（Ｓ２７のＮｏ）、充電しない（Ｓ３０）。より具体的には、第１充電開始時刻および第２充電開始時刻に無効値を設定する。
　予測部１４０は、第１充電を実行する場合、現在の充電量に超過電力量を加算した値と、充電量の上限値とを比較する（Ｓ３１）。前者が後者を超える場合（Ｓ３１のＹｅｓ）、放電直前の時間帯に充電する第２充電量を算出し（Ｓ３２）、その充電開始時刻および終了時刻を算出する（Ｓ３３）。前者が後者以下の場合（Ｓ３１のＮｏ）、ステップＳ３２、３３の処理をスキップする。なお、図１０には示していないが、充電によって目標電力値を上回ると推測される時間帯は、充電電流値を下げ、その場合の充電時間を算出する。
　図１１は、充電処理の詳細を示すフローチャートである。充電池制御部１５０は、第１充電開始時刻から終了時刻までの間（Ｓ４１のＹｅｓ）、充電池２００に第１充電する（Ｓ４２）。それ以外の期間（Ｓ４１のＮｏ）、第１充電を停止する（Ｓ４３）。なお、第１充電開始時刻に無効値が設定されている場合、充電しない。
　充電池制御部１５０は、第２充電開始時刻から終了時刻までの間（Ｓ４４のＹｅｓ）、充電池２００に第２充電する（Ｓ４５）。それ以外の期間（Ｓ４４のＮｏ）、第２充電を停止する（Ｓ４６）。なお、第２充電開始時刻に無効値が設定されている場合、充電しない。
　図１２は、放電処理の詳細を示すフローチャートである。充電池制御部１５０は、放電開始時刻から終了時刻までの間（Ｓ５１のＹｅｓ）、放電パターンに従い放電する（Ｓ５２）。それ以外の期間（Ｓ５１のＮｏ）、放電を停止する（Ｓ５３）。
　充電池制御部１５０は、充電池２００の充電量が放電量の下限値以下の場合（Ｓ５４のＹｅｓ）、放電を停止する（Ｓ５５）。放電量の下限値を超えている場合（Ｓ５４のＮｏ）、放電パターン通り、放電する。
　以上説明したように本実施の形態によれば、電力使用量が少ないときに充電池に充電し、電力使用量が多いときにその充電池から放電するシステムにて、満充電期間を短縮することにより、充電池の寿命を延ばすことができる。また、充放電回数を減らすことにより、充電池の寿命を延ばすことができる。さらに、過放電を抑制することにより、充電池の寿命を延ばすことができる。また、深夜時間帯に充電することにより、電気料金を安くすることができる。
　以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
　図１３は、変形例１に係る充放電方法を説明するための図である。図１３において、推移曲線ｓは前日の例えば２３時に予測された消費電力パターンを示す。推移曲線ｒは、当日の朝の時刻ｐ（例えば７時）に、気象データベース４００から取得した最新の気象情報をもとに予測された消費電力パターンを示す。
　予測部１４０は、推移曲線ｓの消費電力パターンにもとづき、超過電力量（領域ｖ参照）を算出し、それをもとに電力使用量が少ない時間帯に充電する（ブロックｏ参照）。予測部１４０は、当日の朝に予測し直した推移曲線ｒの消費電力パターンにもとづき、超過電力量を再計算する。再計算の結果、現在の充電量では再計算された超過電力量をまかないきれない場合、そのまかないきれない分を、放電直前に充電する（ブロックｐ参照）。
　なお、予測部１４０は気象データベース４００の気象情報が更新されるたびに、上記超過電力量の再計算を行い、それに伴う充電量を変更してもよい。以上説明したように変形例１によれば、消費電力パターンの予測精度を高めることができ、より最適化された充放電制御を行うことができる。
　図１４は、変形例２に係る充放電方法を説明するための図である。上述した実施の形態では、電力使用量が少ない時間帯として電気料金が安価な深夜時間帯の例を挙げた。日本では、昼間電力時間帯と深夜電力時間帯とでは電気料金が異なり、深夜電力は昼間電力に比べ安価に設定されているが、時間帯で電気料金に差がない場合も考えられる。
　上記図７に示したように、リチウムイオン電池を充電する際、充電量の約８０％までは定電流充電で急速に充電し、それ以降は定電圧充電で低速に充電することが一般的である。したがって、充電量の約８０％以下の定電流充電される時間帯は、電力使用量の少ない時間帯に充電することが望ましい。
　電気料金に関わりなく上記知見に鑑み、充電池制御部１５０は、予測部１４０により予測された単位期間毎の電力使用量にもとづき、電力使用量が下降または横這いから上昇に転ずる時刻までに、上記上限値までの充電が完了するようスケジュールするとよい。
　図１４の上のグラフは、施設における単位期間毎の予測消費電力を示し、下のグラフは施設に設置された充電池２００の、当該予測消費電力に対応した単位期間毎の充電量を示す。予測部１４０は翌日の消費電力を予測し、充電池制御部１５０は、予測消費電力の傾きが上昇する直前までに第１充電が完了するようスケジュールする（ブロックｔ参照）。充電池制御部１５０は、上記上限値を超える分を、放電する時間帯の直前に第２充電する（ブロックｕ参照）。
　以上説明したように変形例２によれば、電力使用量の少ない時間帯に定電流充電することにより、目標電力値を超えることなく充電することができ、充電時間を短縮することができる。
　なお、以上の説明では充放電システム５００を店舗などの施設に適用する例を説明したが、各家庭に適用することもできる。
　１００　充放電制御装置、　１１０　計測部、　１２０　学習データ管理部、　１３０　学習データ保持部、　１４０　予測部、　１５０　充電池制御部、　２００　充電池、　２１０　受電設備、　２２０　電力計、　２３０　ＡＣ／ＤＣ変換器、　３００　電力消費機器、　３１０　冷凍機、　３２０　ショーケース、　３３０　空調機、　４００　気象データベース、　５００　充放電システム。

Claims (8)

  1. 　充電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、
    　単位期間毎の電力使用量を予測する予測部と、
    　前記予測部による予測結果にもとづいて、前記単位期間内において目標電力値を超過する分の超過電力量を放電するに足る電力量を前記充電池に充電し、前記目標電力値を超過する時間帯に前記充電池から超過電力量相当分を放電するよう制御する充電池制御部と、
    を備え、
    　前記予測部は、外気温度をパラメータとして単位時間毎の電力使用量の学習データを構築し、外部サーバに構築された気象データベースから翌日の外気温度データを取得し、当該学習データ及び当該外気温度データから前記単位期間毎の電力使用量を予測し、
    　前記充電池制御部は、前記充電池の満充電に対する充電量の上限値が設定されており、前記上限値を超えて前記充電池に充電する必要がある場合、前記予測部により予測された電力使用量が少ない時間帯に、前記充電池を前記上限値まで充電し、前記上限値を超える分を、前記目標電力値を超過する時間帯に近い時間帯に充電することを特徴とする充放電制御装置。
  2. 　前記充電池制御部には、前記充電池の満充電に対する充電量の下限値が設定されており、
    　前記充電池制御部は、前記充電池の現在の充電量から前記予測部により予測された超過電力量を減算した充電量が、前記下限値以上の場合、前記充電池への事前の充電を行わず、前記下限値未満の場合、前記超過電力量を放電した後の充電量が前記下限値になるように充電することを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
  3. 　前記充電池制御部には、前記充電池の放電量の第１下限値が設定されており、
    　前記充電池制御部は、前記放電量の第１下限値を下回らない範囲で放電することを特徴とする請求項１または２に記載の充放電制御装置。
  4. 　前記充電池制御部には、前記充電池の放電量の第１下限値より小さい第２下限値、および第２下限放電回数がさらに設定されており、
    　前記充電池制御部は、前記第２下限放電回数が所定回数以下の場合、前記第２下限値までの放電を許容することを特徴とする請求項３に記載の充放電制御装置。
  5. 　前記充電池制御部は、電気料金が通常の時間帯より安価に設定された時間帯に、前記充電池を前記上限値まで充電することを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
  6. 　前記充電池制御部は、前記予測部により予測された単位期間毎の電力使用量にもとづき、電力使用量が下降または横這いから上昇に転ずる時刻までに、前記上限値までの充電が完了するようスケジュールすることを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
  7. 　前記予測部は、時間帯と少なくとも一つの環境条件をパラメータとして記録された電力使用量の学習データと、前記単位期間の前記環境条件の予測値を取得し、それらをもとに、前記単位期間毎の電力使用量を予測することを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
  8. 　請求項１から７のいずれかに記載の制御装置を備えることを特徴とする冷凍機システム。
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