JP2012175864A - Power storage system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power storage system securing double safety such that a battery system including a storage battery is provided not only with protection control means, but also specially with independent protection control means.SOLUTION: A power storage system 10 includes a battery system including a storage battery 13 and a control circuit 20 connected to a power conversion device 15. The control circuit 20 finds at least one of a first voltage value Vo used to determine overcharge of the storage battery 13 and a second voltage value Vu used to determine overdischarge of the storage battery based upon one of voltage information, current information, and charging depth information on the storage battery 13 transmitted from the battery system 14, and stops charging or discharging of the battery system 14 when a voltage V based upon the voltage information from the battery system 14 becomes higher than the first voltage value Vo or lower than the second voltage value Vu.

Description

本発明は、蓄電システムに関し、詳しくは、バッテリーシステムの蓄電池に過充電状態、過放電状態ないし過電流状態が生じたことを検知したバッテリーシステムの充放電を停止する保護機能を強化した蓄電システムに関するものである。   The present invention relates to a power storage system, and more particularly, to a power storage system having an enhanced protection function for stopping charging / discharging of a battery system that detects that an overcharged state, an overdischarged state or an overcurrent state has occurred in a storage battery of the battery system. Is.

従来から、商用電源（系統）と各負荷との間の配線に蓄電システムを接続し、この蓄電システムを通信システムやコンピュータシステム等の停電時のバックアップ電源として使用することが行われていた。近年に至り、大型の太陽電池、風力発電機、波力発電機等、発電量の変動する電源から得られる発電電力を蓄電システムに貯蔵し、必要に応じて配線へ放電することが行われるようになってきている。   Conventionally, a power storage system is connected to wiring between a commercial power source (system) and each load, and this power storage system is used as a backup power source in the event of a power failure in a communication system, a computer system, or the like. In recent years, the generated power obtained from power sources with variable power generation, such as large solar cells, wind power generators, wave power generators, etc., is stored in the electricity storage system and discharged to the wiring as necessary. It is becoming.

さらに、各家庭に設置された太陽電池やマイクロ風力発電機によって発電された電力を一時的に蓄電システムに貯蔵し、家庭内でエアコンや電子レンジ等の使用で大電力の消費が予想されるときの補助電力として使用したり、余った電力を系統に供給したりすることも考えられるようになってきている。このようなシステムを採用すると、商用電源からから供給される電力が一時的に増加することを抑制し、商用電源の電力の使用量の平準化が図れるようになると共に、余剰の電力を系統に逆潮流させることができるようになり、しかも、商用電源が停電を起こした場合には、蓄電システムに貯蔵した電力を家庭内の使用機器の電力として用いる非常用電源ないし無停電電源装置として使用することもできるようになる。   Furthermore, when electricity generated by solar cells or micro wind power generators installed in each home is temporarily stored in a power storage system, and high power consumption is expected due to the use of air conditioners, microwave ovens, etc. in the home It has become possible to use it as auxiliary power for the power supply or to supply surplus power to the system. By adopting such a system, it is possible to suppress a temporary increase in the power supplied from the commercial power source, level the amount of power used by the commercial power source, and use the surplus power in the system. When the commercial power supply fails, the power stored in the power storage system can be used as an emergency power supply or an uninterruptible power supply that can be used as power for equipment used in the home. You can also do that.

このような蓄電システムは、例えば下記特許文献１及び２にも示唆されているように、電力変換装置（パワーコンディショナとも称される）及び制御回路を用いて蓄電池の充放電が制御されている。従来の蓄電システム５０は、図５に示したように、複数の直並列された蓄電池５１を備えるバッテリーシステム（バッテリーパックとも称される）５２と、電力変換装置５３（パワーコンディショナとも称される）とを備えている。電力変換装置５３は、商用電力の系統５４に接続され、さらに、家庭内の一般負荷５５にも接続されている。また、バッテリーシステムには、適宜太陽電池等の直流電源がＰＶ用電力変換装置（いずれも図示省略）を介して接続されていてもよいものである。   In such a power storage system, as suggested in Patent Documents 1 and 2 below, for example, charging / discharging of the storage battery is controlled using a power conversion device (also referred to as a power conditioner) and a control circuit. . As shown in FIG. 5, the conventional power storage system 50 includes a battery system (also referred to as a battery pack) 52 including a plurality of storage batteries 51 arranged in series and parallel, and a power converter 53 (also referred to as a power conditioner). ). The power converter 53 is connected to a commercial power system 54 and is further connected to a general load 55 in the home. In addition, a DC power source such as a solar cell may be appropriately connected to the battery system via a PV power conversion device (both not shown).

そして、このような蓄電システム５０で用いられるバッテリーシステム５２には、多数の蓄電池が直列ないし直並列に接続されて数ｋＷｈ程度もの大電力の充放電が可能となされているものもあるため、例えば下記特許文献２にも示されているように、過充電状態、過放電状態ないし過電流状態が生じた場合に、蓄電池５１の充放電を停止するための保護制御手段５６が組み込まれている。保護制御手段５６は、例えば下記特許文献２にも示されているように、制御回路５７、放電遮断用スイッチング素子５８及び充電遮断用スイッチング素子５９を備えている。制御回路５７は、蓄電池５１の充電電流、放電電流、電圧等を検知し、これらの検知信号に基いて過充電状態、過放電状態ないし過電流状態が検知されると、適宜放電遮断用スイッチング素子５８ないし充電遮断用スイッチング素子５９を制御して蓄電池５１の充放電を停止すると共に、電力変換装置５３に対して蓄電池５１の充放電の制御状態を示す信号を送信する。そして、電力変換装置５３は、制御回路５７から過充電状態、過放電状態ないし過電流状態を表す信号が送信されると、電力変換装置５３の動作を停止するようにしている。   In some battery systems 52 used in such a power storage system 50, a large number of storage batteries are connected in series or in series and parallel to enable charging / discharging of a large power of about several kWh. As shown in Patent Document 2 below, protection control means 56 for stopping charging / discharging of the storage battery 51 when an overcharge state, an overdischarge state or an overcurrent state occurs is incorporated. The protection control means 56 includes a control circuit 57, a discharge cutoff switching element 58, and a charge cutoff switching element 59, for example, as shown in Patent Document 2 below. The control circuit 57 detects the charging current, discharging current, voltage, and the like of the storage battery 51, and when an overcharged state, an overdischarged state, or an overcurrent state is detected based on these detection signals, the discharge interruption switching element is appropriately selected. 58 or 58 controls charging / discharging switching element 59 to stop charging / discharging of storage battery 51, and transmits a signal indicating the control state of charging / discharging of storage battery 51 to power converter 53. Then, the power conversion device 53 stops the operation of the power conversion device 53 when a signal indicating an overcharge state, an overdischarge state or an overcurrent state is transmitted from the control circuit 57.

特開２０１０−１８７５３２号公報JP 2010-187532 A 特開２０１０−１０４１７５号公報JP 2010-104175 A

上述した従来の蓄電システム５０によれば、制御回路５７によって蓄電池５１に過充電状態、過放電状態ないし過電流状態が生じたことが検知されると、放電遮断用スイッチング素子５８ないし充電遮断用スイッチング素子５９が駆動されて蓄電池５１への充放電が停止されると共に、電力変換装置５３の動作が停止されるので、蓄電池５１への充放電は実質的に完全に停止されるため、蓄電池５１の劣化の進行を抑制するという効果を奏する。   According to the conventional power storage system 50 described above, when the control circuit 57 detects that an overcharged state, an overdischarged state or an overcurrent state has occurred in the storage battery 51, the discharging cutoff switching element 58 or the charging cutoff switching is performed. Since the element 59 is driven to stop charging / discharging the storage battery 51 and the operation of the power conversion device 53 is stopped, charging / discharging to the storage battery 51 is substantially completely stopped. There is an effect of suppressing the progress of deterioration.

しかしながら、従来の蓄電システム５０によれば、蓄電池５１に生じた過充電状態、過放電状態ないし過電流状態の検知は、バッテリーシステム５２に内蔵された制御回路５７によって行われているため、この制御回路５７に不都合が生じて過充電状態、過放電状態ないし過電流状態を検知できなくなると、蓄電池５１に対する保護制御が働かなくなるという課題が存在する。バッテリーシステム５２は、大電力用途に使用するため、複数個が並列に接続されて使用されることも多いことから、いずれかのバッテリーシステム５２における制御回路５７に不都合が生じる可能性は大きくなる。   However, according to the conventional power storage system 50, the overcharge state, overdischarge state or overcurrent state generated in the storage battery 51 is detected by the control circuit 57 built in the battery system 52. There is a problem that protection control for the storage battery 51 does not work when the circuit 57 becomes inconvenient and cannot detect an overcharged state, an overdischarged state, or an overcurrent state. Since the battery system 52 is used for high power applications, a plurality of battery systems 52 are often connected in parallel, and therefore, the possibility of inconvenience in the control circuit 57 in any of the battery systems 52 increases.

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものである。すなわち、本発明は、従来の蓄電システムの構成を見直し、蓄電池を含むバッテリーシステムに過充電状態、過放電状態ないし過電流状態が生じたことを検知した場合に充放電を停止する保護制御手段を備えているだけでなく、別途独立した保護制御手段を備え、２重安全を確保した蓄電システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art. That is, the present invention reviews the configuration of a conventional power storage system, and provides protection control means for stopping charging / discharging when it is detected that an overcharged state, an overdischarged state or an overcurrent state has occurred in a battery system including a storage battery. It is an object of the present invention to provide a power storage system that is not only provided but also includes a separate independent protection control means and ensures double safety.

上記目的を達成するため、本発明の蓄電システムは、
蓄電池を含むバッテリーシステムと系統からの電力を用いる前記蓄電池の充電動作及び前記蓄電池から放電される電力を変換して前記系統及び負荷に供給する放電動作を有する電力変換装置と、を備える蓄電システムにおいて、
前記蓄電池の電圧情報、電流情報及び充電深度情報等に基いて前記蓄電池の過充電の判定に用いる第１の電圧値（Ｖｏ）及び前記蓄電池の過放電の判定に用いる第２の電圧値（Ｖｕ）の少なくとも一方を算出し、
前記電圧情報に基づく電圧（Ｖ）が、前記第１の電圧値（Ｖｏ）を上回った場合又は前記第２の電圧値（Ｖｕ）を下回った場合には前記バッテリーシステムの充電動作もしくは放電動作を停止させる制御回路を備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the power storage system of the present invention comprises:
In a power storage system comprising: a battery system including a storage battery; and a power conversion device having a charging operation of the storage battery using power from a system and a discharging operation of converting power discharged from the storage battery and supplying the power to the system and a load. ,
A first voltage value (Vo) used for determination of overcharge of the storage battery and a second voltage value (Vu) used for determination of overdischarge of the storage battery based on the voltage information, current information, and charging depth information of the storage battery. )
When the voltage (V) based on the voltage information is higher than the first voltage value (Vo) or lower than the second voltage value (Vu), the battery system is charged or discharged. A control circuit for stopping is provided.

本発明の蓄電システムにおいては、バッテリーシステムに対する充電動作及び放電動作を制御する制御回路が設けられ、この制御回路にバッテリーシステムに過充電状態、過放電状態ないし過電流状態が生じたことが検出された場合に充放電を停止する機能が設けられている。そのため、本発明の蓄電システムによれば、バッテリーシステムに不都合が生じてバッテリーシステム自体が蓄電池の充放電を停止することができない場合でも、電力変換装置の制御回路が独自に過充電状態、過放電状態ないし過電流状態を検知してバッテリーシステムの充放電を停止することができるから、いわゆる２重の安全を確保した蓄電システムを提供することができる。   In the power storage system of the present invention, a control circuit for controlling charging and discharging operations for the battery system is provided, and the control circuit detects that an overcharge state, an overdischarge state or an overcurrent state has occurred in the battery system. A function is provided to stop charging / discharging in the case of failure. Therefore, according to the power storage system of the present invention, even if the battery system is inconvenient and the battery system itself cannot stop the charging / discharging of the storage battery, the control circuit of the power conversion device is uniquely overcharged and overdischarged. Since charging / discharging of the battery system can be stopped by detecting a state or an overcurrent state, a so-called double safety power storage system can be provided.

また、蓄電池は充放電サイクルを繰り返すと充放電特性が初期状態から変化する。本発明の蓄電システムにおいては、制御回路によって、このような蓄電池の経時変化によらずに正確にバッテリーシステムに過充電状態や過放電状態が生じたことを検知することができるようにするため、バッテリーシステムからの電圧情報、電流情報及び充電深度ＳＯＣ（State of Charge）情報等に基いて、過充電の判定に用いる第１の電圧値Ｖｏ及び過放電の判定に用いる第２の電圧値Ｖｕの少なくとも一方を求めている。この第１の電圧値Ｖｏ及び第２の電圧値Ｖｕは、それぞれ測定時のバッテリーシステムにおける過充電状態に至る直前の状態及び過放電状態に至る直前の状態と判定するための基準電圧であり、過去の充放電時の電位変化あるいは充電深度情報ＳＯＣに基いて定めることができる。なお、充電深度情報ＳＯＣとは、満充電状態に対する充電割合を表すものであり、充放電時の電力量に基いて容易に求めることができる。   Moreover, when a storage battery repeats a charging / discharging cycle, charging / discharging characteristics will change from an initial state. In the power storage system of the present invention, in order to enable the control circuit to accurately detect that an overcharged state or an overdischarged state has occurred in the battery system without depending on the change over time of such a storage battery, Based on voltage information, current information, charge depth SOC (State of Charge) information, and the like from the battery system, the first voltage value Vo used for overcharge determination and the second voltage value Vu used for overdischarge determination Seeking at least one. The first voltage value Vo and the second voltage value Vu are reference voltages for determining the state immediately before reaching the overcharge state and the state immediately before reaching the overdischarge state in the battery system at the time of measurement, It can be determined based on the potential change during the past charge / discharge or the charge depth information SOC. The charge depth information SOC represents a charge ratio with respect to a fully charged state, and can be easily obtained based on the amount of power during charge / discharge.

すなわち、蓄電池の充電動作時及び放電動作時には、充電動作及び放電動作の進行に伴い電池電圧が変化するが、過去の充電動作時及び放電動作時の電池電圧の変化を記憶しておくことにより、過充電状態に至る直前の状態の判定に用いる第１の電圧値Ｖｏ及び過放電状態に至る直前の状態の判定に用いる第２の電圧値Ｖｕを求めることができる。また、予め充電深度情報ＳＯＣを求めておけば、充電時ないし放電時の電池電圧から充電深度情報ＳＯＣが分かるので、充電深度情報ＳＯＣから過充電状態に至る直前の状態の判定に用いる第１の電圧値Ｖｏ及び過放電状態に至る直前の状態の判定に用いる第２の電圧値Ｖｕを求めることができる。なお、これらの第１の電圧値Ｖｏないし第２の電圧値Ｖｕを求めるための過去の充電動作時及び放電動作時の電池電圧ないし充電深度情報ＳＯＣとしては、蓄電池の充放電特性は必ずしも急激に劣化するものではないから、直前の充放電に基づくものでなくてもよく、過去の適宜期間における測定値や平均値であってもよい。   That is, during the charging operation and discharging operation of the storage battery, the battery voltage changes with the progress of the charging operation and discharging operation, but by storing the change in the battery voltage during the past charging operation and discharging operation, The first voltage value Vo used for determining the state immediately before reaching the overcharge state and the second voltage value Vu used for determining the state immediately before reaching the overdischarge state can be obtained. Further, if the charge depth information SOC is obtained in advance, the charge depth information SOC can be obtained from the battery voltage at the time of charge or discharge, so the first state used for determining the state immediately before the overcharge state is reached from the charge depth information SOC. The voltage value Vo and the second voltage value Vu used to determine the state immediately before reaching the overdischarge state can be obtained. In addition, as the battery voltage or the charge depth information SOC during the past charging operation and discharging operation for obtaining the first voltage value Vo to the second voltage value Vu, the charge / discharge characteristics of the storage battery are not always abrupt. Since it does not deteriorate, it does not have to be based on the previous charge / discharge, and may be a measured value or an average value in an appropriate past period.

そして、本発明の蓄電システムによれば、バッテリーシステムからの電圧情報に基づく電圧Ｖが、第１の電圧値Ｖｏを上回った場合には過充電状態に至る直前の状態であると判断され、また、第２の電圧値Ｖｕを下回った場合には過放電状態に至る直前の状態であると判断されるので、バッテリーシステムに蓄電池の劣化をもたらす現象が生じる直前の状態を制御回路が容易に検出することができ、信頼性の高い蓄電システムが得られる。なお、バッテリーシステムからの電流情報が予め定めた過電流値を超えた場合には、直ちに蓄電池の充電動作ないし放電動作を停止すればよい。   According to the power storage system of the present invention, when the voltage V based on the voltage information from the battery system exceeds the first voltage value Vo, it is determined that the battery is in a state immediately before reaching the overcharge state, When the voltage value is lower than the second voltage value Vu, it is determined that the battery is in the state immediately before the overdischarge state, so that the control circuit easily detects the state immediately before the phenomenon that causes the storage battery to deteriorate in the battery system. And a highly reliable power storage system can be obtained. If the current information from the battery system exceeds a predetermined overcurrent value, the charging operation or discharging operation of the storage battery may be stopped immediately.

また、本発明の蓄電システムにおいては、前記制御回路は、前記バッテリーシステムから過充電信号、過放電信号又は過電流信号が得られた場合には、前記バッテリーシステムの充電動作もしくは放電動作を停止させる機能を備えていることが好ましい。   In the power storage system of the present invention, the control circuit stops the charging operation or discharging operation of the battery system when an overcharge signal, an overdischarge signal, or an overcurrent signal is obtained from the battery system. It is preferable to have a function.

バッテリーシステムから過充電信号、過放電信号又は過電流信号が得られた場合には、バッテリーシステム内の蓄電池に劣化をもたらす現象が生じていることを示すものである。本発明の蓄電システムにおいては、バッテリーシステムから過充電信号、過放電信号又は過電流信号が得られた場合、たとえ制御回路が独自に過充電状態、過放電状態又は過電流状態であることを検知していなくても、制御回路が独自にバッテリーシステムの充電動作もしくは放電動作を停止させることができるので、安全性がより向上する。   When an overcharge signal, an overdischarge signal, or an overcurrent signal is obtained from the battery system, this indicates that a phenomenon that causes deterioration of the storage battery in the battery system has occurred. In the power storage system of the present invention, when an overcharge signal, overdischarge signal, or overcurrent signal is obtained from the battery system, the control circuit uniquely detects that it is in an overcharge state, an overdischarge state, or an overcurrent state. Even if it is not, the control circuit can independently stop the charging operation or discharging operation of the battery system, so that safety is further improved.

また、本発明の蓄電システムにおいては、前記制御回路は、前記バッテリーシステムから過充電信号、過放電信号又は過電流信号が得られていない場合には、前記バッテリーシステムに接続されている直流母線の電圧値を検出して前記蓄電池が過充電状態であるか過放電状態であるかを判定すると共に、前記直流母線に流れる電流値を検出して前記蓄電池が過電流状態であるか否かを判定し、過充電状態、過放電状態又は過電流状態であると判定された際には、前記バッテリーシステム充電動作もしくは放電動作を停止させる機能を備えているものとすることが好ましい。   Further, in the power storage system of the present invention, the control circuit, when no overcharge signal, overdischarge signal or overcurrent signal is obtained from the battery system, of the DC bus connected to the battery system. A voltage value is detected to determine whether the storage battery is in an overcharged state or an overdischarged state, and a current value flowing through the DC bus is detected to determine whether the storage battery is in an overcurrent state. When it is determined that the battery is in an overcharge state, an overdischarge state, or an overcurrent state, it is preferable to have a function of stopping the battery system charging operation or discharging operation.

本発明の蓄電システムによれば、バッテリーシステムに何らかの不都合が生じてバッテリーシステムから過充電信号、過放電信号又は過電流信号が得られていなくても、制御回路が独自にバッテリーシステムに接続されている直流母線の電気的状態を検知することによって、蓄電池が過充電状態、過放電状態又は過電流状態にあると判定された場合には、バッテリーシステムの充電動作もしくは放電動作を停止することができるので、さらに安全性が確保された蓄電システムが得られる。   According to the power storage system of the present invention, the control circuit is uniquely connected to the battery system even if the battery system has some inconvenience and no overcharge signal, overdischarge signal or overcurrent signal is obtained from the battery system. When it is determined that the storage battery is in an overcharged state, an overdischarged state, or an overcurrent state by detecting the electrical state of the direct current bus, the charging operation or discharging operation of the battery system can be stopped. Therefore, a power storage system with further safety can be obtained.

また、本発明の蓄電システムにおいては、前記制御回路は、前記電力変換装置内に備えられていることが好ましい。   Moreover, in the electrical storage system of this invention, it is preferable that the said control circuit is provided in the said power converter device.

電力変換装置は、系統からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池を充電する充電動作及び蓄電池から放電される電力を変換して系統及び負荷に供給する放電動作を切り替える機能を備えている。本発明の蓄電システムによれば、制御回路の電圧値又は電流値を検出する検出装置が電力変換装置内に備えられているので、外部に露出される配線が少なくなると共に、蓄電池の充電動作もしくは放電動作に伴う電圧低下の少ない状態での測定値が得られるから、信頼性が高い蓄電システムが得られる。   The power conversion device has a function of switching between a charging operation for converting AC power from the system to DC power and charging the storage battery, and a discharging operation for converting the power discharged from the storage battery and supplying the power to the system and the load. According to the power storage system of the present invention, since the detection device for detecting the voltage value or current value of the control circuit is provided in the power conversion device, the number of wires exposed to the outside is reduced, and the charging operation of the storage battery or Since the measurement value in a state where the voltage drop due to the discharge operation is small is obtained, a highly reliable power storage system can be obtained.

また、本発明の蓄電システムにおいては、前記制御回路は、前記バッテリーシステムと前記電力変換装置とを接続する直流母線に配置されたシステムコントローラに備えられているものとすることができる。   Moreover, in the electrical storage system of this invention, the said control circuit shall be provided in the system controller arrange | positioned at the DC bus which connects the said battery system and the said power converter device.

制御システムを電力変換装置とは別のシステムコントローラ内に備えられているものとすれば、既設のバッテリーシステムと電力変換装置に対して、本発明の適用が容易となり、容易に２重の安全を確保した蓄電システムを提供することができるようになる。   If the control system is provided in a system controller separate from the power conversion device, the present invention can be easily applied to the existing battery system and power conversion device, and double safety can be easily achieved. The secured power storage system can be provided.

また、本発明の蓄電システムにおいては、前記制御回路は、前記バッテリーシステムと前記電力変換装置とを接続する直流母線に配置されたシステムコントローラに備えられて前記制御回路での判定を前記電力変換装置に送信する機能を備え、前記電力変換装置は、前記制御装置から過充電状態、過放電状態又は過電流状態であることを示す判断が得られない場合には、前記バッテリーシステムに接続されている直流母線の電圧値を検出して過充電状態であるか過放電状態であるかを判定すると共に、前記バッテリーシステムに接続されている直流母線に流れる電流値を検出して過電流状態であるか否かを判定し、過充電状態、過放電状態又は過電流状態であると判定された際には、前記バッテリーシステムに対する充電動作もしくは放電動作を停止するものとすることができる。   In the power storage system of the present invention, the control circuit is provided in a system controller disposed on a DC bus connecting the battery system and the power conversion device, and the determination by the control circuit is performed by the power conversion device. The power conversion device is connected to the battery system when the control device cannot determine whether the power conversion device is in an overcharge state, an overdischarge state, or an overcurrent state. Whether the battery is overcharged or overdischarged by detecting the voltage value of the DC bus and detecting the value of the current flowing through the DC bus connected to the battery system. If it is determined that the battery system is in an overcharge state, an overdischarge state, or an overcurrent state, the battery system is charged or discharged. It can be made to stop.

本発明の蓄電システムによれば、システムコントローラに何らかの不都合が生じてシステムコントローラから過充電信号、過放電信号又は過電流信号が得られていなくても、電力変換装置が独自にバッテリーシステムに接続されている直流母線の電気的状態を検知することによって、過充電状態、過放電状態又は過電流状態であると判定された場合に、バッテリーシステムの充電動作もしくは放電動作を停止することができるので、さらに安全性が確保された蓄電システムが得られる。   According to the power storage system of the present invention, even if an inconvenience occurs in the system controller and no overcharge signal, overdischarge signal, or overcurrent signal is obtained from the system controller, the power converter is uniquely connected to the battery system. By detecting the electrical state of the direct current bus, it is possible to stop the charging or discharging operation of the battery system when it is determined that it is in an overcharged state, an overdischarged state or an overcurrent state. In addition, a power storage system in which safety is ensured can be obtained.

また、本発明の蓄電システムにおいては、
前記電力変換装置は、昇降圧部及び交流／直流の双方向変換部を備え、
前記昇降圧部は、前記蓄電池から出力される直流電力を所定の電圧に昇圧して前記交流／直流の双方向変換部に出力する機能と、前記交流／直流の双方向変換部の直流出力を所定の電圧に降圧して前記蓄電池を充電する機能とを備え、
前記交流／直流の双方向変換部は、前記系統からの交流電力を直流電力に変換して前記昇降圧部に出力する機能と、前記昇降圧部からの直流電力を交流電力に変換して前記系統に供給する機能とを備えているものとすることができる。 In the power storage system of the present invention,
The power conversion device includes a step-up / step-down unit and an AC / DC bidirectional conversion unit,
The step-up / step-down unit boosts the DC power output from the storage battery to a predetermined voltage and outputs it to the AC / DC bidirectional conversion unit, and the DC output of the AC / DC bidirectional conversion unit. And a function of charging the storage battery by stepping down to a predetermined voltage,
The AC / DC bidirectional conversion unit converts AC power from the system into DC power and outputs the DC power to the buck-boost unit, and converts DC power from the buck-boost unit into AC power to And a function to supply to the system.

本発明の電力変換装置によれば、容易に系統の交流高電圧を蓄電池の充電用直流電力に変換することができるとともに、蓄電池の直流電力を系統と同じ交流高電圧に変換できるいわゆる双方向電力変換装置（双方向パワーコンディショナ）として作動させることができるようになる。   According to the power conversion device of the present invention, so-called bidirectional power that can easily convert the AC high voltage of the system into DC power for charging the storage battery and convert the DC power of the storage battery into the same AC high voltage as the system. It becomes possible to operate as a converter (bidirectional power conditioner).

第１実施形態に係る蓄電システムの概略回路図である。1 is a schematic circuit diagram of a power storage system according to a first embodiment. 図１の電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power converter device of FIG. 図１の制御回路の動作を説明するフローチャートである。2 is a flowchart for explaining the operation of the control circuit of FIG. 1. 第２実施形態に係る蓄電システムの概略回路図である。It is a schematic circuit diagram of the electrical storage system which concerns on 2nd Embodiment. 従来例の蓄電システムの概略回路図である。It is a schematic circuit diagram of the electrical storage system of a prior art example.

以下、本発明を実施するための形態について、各実施形態及び図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下に示す各実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための蓄電システムの一例を説明するものであって、本発明をこれらの実施形態に記載された蓄電システムに特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the embodiments and the drawings. However, each embodiment described below describes an example of a power storage system for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is specified to the power storage system described in these embodiments. The present invention is equally applicable to other embodiments within the scope of the claims.

［第１実施形態］
最初に図１を参照して、第１実施形態の蓄電システム１０の構成について説明する。第１実施形態の蓄電システム１０は、商用電力の系統１１に家庭内の一般負荷１２が接続されており、複数の蓄電池１３を含むバッテリーシステム１４から電力変換装置１５を経由して出力された交流電力が一般負荷１２の消費量を超えないようになされて、系統１１側にこの出力が逆潮流しないようになされている。また、複数の蓄電池１３は、夜間などの予め定めた時間帯に充電するため、系統１１から電力変換装置１５を介して充電電力がバッテリーシステ１４へ供給されるようになっている。すなわち、電力変換装置１５は、蓄電池１３から系統１１に供給し得る交流電力を生成できるだけでなく、逆に系統１１から蓄電池１３の充電用の直流電力を生成することができるものであり、双方向電力変換装置ないし双方向パワーコンディショナとも称されている。 [First Embodiment]
Initially, with reference to FIG. 1, the structure of the electrical storage system 10 of 1st Embodiment is demonstrated. In the power storage system 10 of the first embodiment, a household general load 12 is connected to a commercial power system 11, and an alternating current output from a battery system 14 including a plurality of storage batteries 13 via a power conversion device 15. Electric power does not exceed the consumption amount of the general load 12, and this output is prevented from flowing backward to the grid 11 side. Further, since the plurality of storage batteries 13 are charged in a predetermined time zone such as at night, charging power is supplied from the system 11 to the battery system 14 via the power conversion device 15. That is, the power conversion device 15 can generate not only AC power that can be supplied from the storage battery 13 to the system 11, but also can generate DC power for charging the storage battery 13 from the system 11. It is also called a power converter or bidirectional power conditioner.

バッテリーシステム１４は、複数個の蓄電池１３とバッテリーコントローラー１６とを備えている。複数個の蓄電池１３は所定の電圧及び容量となるように直列接続ないし直平列接続されている。また、バッテリーコントローラー１６は、制御回路１７とこの制御回路１７によって制御され、蓄電池１３への充放電を遮断するための放電遮断用スイッチング素子１８及び充電遮断用スイッチング素子１９を備えている。   The battery system 14 includes a plurality of storage batteries 13 and a battery controller 16. The plurality of storage batteries 13 are connected in series or connected in series so as to have a predetermined voltage and capacity. The battery controller 16 includes a control circuit 17 and a control circuit 17, and includes a discharge blocking switching element 18 and a charging blocking switching element 19 for blocking charging / discharging of the storage battery 13.

バッテリーコントローラー１６の制御回路１７は、たとえば複数個の蓄電池１３のそれぞれの電圧値や複数個が直列接続された電池モジュール毎の電圧値ないし充放電電流値を測定して、電圧情報、電流情報及び充電深度情報ＳＯＣを検出し、適宜これらの情報に対応する信号を電力変換装置１５に接続されている制御回路２０に送信する。また、制御回路１７は、たとえば複数個の蓄電池１３のそれぞれの電圧値や複数個が直列接続された電池モジュール毎の電圧値ないし充放電電流値を測定して過充電状態、過放電状態ないし過電流状態であるか否かを判定し、過充電状態、過放電状態ないし過電流状態ではないと判定された際には放電遮断用スイッチング素子１８又は充電遮断用スイッチング素子１９をＯＮ状態として適時充放電が行われるように制御し、また、過充電状態、過放電状態ないし過電流状態であると判定された際には放電遮断用スイッチング素子１８及び充電遮断用スイッチング素子１９をＯＦＦ状態として蓄電池１３の充放電が停止されるように制御すると共に、電力変換装置１５に接続されている制御回路２０に対して蓄電池１３が過充電状態、過放電状態ないし過電流状態にあることを示す信号も送信する。   The control circuit 17 of the battery controller 16 measures, for example, each voltage value of the plurality of storage batteries 13 or voltage values or charge / discharge current values for each battery module in which a plurality of storage batteries 13 are connected in series, and the voltage information, current information, The charging depth information SOC is detected, and a signal corresponding to the information is appropriately transmitted to the control circuit 20 connected to the power conversion device 15. In addition, the control circuit 17 measures, for example, the voltage values or charge / discharge current values of each of the plurality of storage batteries 13 and the battery modules in which a plurality of storage batteries 13 are connected in series, and the overcharge state, overdischarge state or overcharge state. It is determined whether or not it is in a current state, and when it is determined that it is not in an overcharge state, an overdischarge state or an overcurrent state, the discharge cutoff switching element 18 or the charge cutoff switching element 19 is turned on to charge it in a timely manner The storage battery 13 is controlled so that discharging is performed, and when it is determined that the battery is in an overcharge state, an overdischarge state or an overcurrent state, the discharge cutoff switching element 18 and the charge cutoff switching element 19 are turned off. Is controlled so that charging / discharging is stopped, and the storage battery 13 is overcharged, overdischarged with respect to the control circuit 20 connected to the power converter 15. Or signals also transmits indicating that the over-current condition.

また、蓄電池１３と電力変換装置１５との間には一対の直流電力供給母線の少なくとも一方に第１開閉部２１が配置され、電力変換装置１５と系統１１との間には交流配線に開閉切片２２が配置されている。この第１開閉部２１としてはリレーの切片又は電力用半導体素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を用いることができ、開閉切片２２としてはリレーの切片が用いられる。第１開閉部２１及び開閉切片２２は、いずれも制御回路２０によってＯＮ／ＯＦＦが制御されるようになっている。ここでは、蓄電池１３が充電モード、放電モード及び待機モードである場合には、両者ともＯＮ状態となされ、蓄電池１３が過充電状態、過放電状態ないし過電流状態であるときは両者ともＯＦＦ状態とされるようになっている。第１開閉部２１及び開閉切片２２は少なくとも一方が設けられていれば、蓄電池１３の充放電を停止する際に、確実に充放電を停止することができる。なお、蓄電池１３の充放電の停止条件については後述する。   A first opening / closing portion 21 is disposed between at least one of the pair of DC power supply buses between the storage battery 13 and the power conversion device 15, and an AC wiring is opened and closed between the power conversion device 15 and the system 11. 22 is arranged. As the first opening / closing section 21, a relay piece or an ON / OFF state of a power semiconductor element can be used, and as the opening / closing piece 22, a relay piece is used. The first opening / closing section 21 and the opening / closing section 22 are both controlled to be turned ON / OFF by the control circuit 20. Here, when the storage battery 13 is in the charge mode, the discharge mode, and the standby mode, both are turned on, and when the storage battery 13 is in the overcharge state, overdischarge state, or overcurrent state, both are in the off state. It has come to be. If at least one of the first opening / closing part 21 and the opening / closing piece 22 is provided, the charging / discharging can be reliably stopped when the charging / discharging of the storage battery 13 is stopped. The charge / discharge stop condition of the storage battery 13 will be described later.

なお、系統１１の停電時には系統１１への接続を遮断し、電力変換装置１５を蓄電池１３に充電されていた電力を利用していわゆる無停電電源装置として作動させることもできる。また、電力変換装置１５に接続されている制御回路２０は、適宜外部からの指令によって、夜間には系統１１から蓄電池１３への充電制御を行い、昼間には蓄電池１３に蓄電された電力を適宜に放電制御することによって系統１１から負荷への入力電力のピークカット機能を有することができる。   In addition, at the time of the power failure of the system | strain 11, the connection to the system | strain 11 is interrupted | blocked and the power converter device 15 can also be operated as what is called an uninterruptible power supply device using the electric power charged by the storage battery 13. FIG. In addition, the control circuit 20 connected to the power converter 15 performs charge control from the system 11 to the storage battery 13 at night according to a command from the outside as appropriate, and appropriately stores the power stored in the storage battery 13 during the daytime. It is possible to have a peak cut function of the input power from the system 11 to the load by controlling the discharge.

次に、図２を用いて電力変換装置１５の概略構成を説明する。電力変換装置１５は、昇降圧部３１及び双方向コンバータ部３２を備えている。昇降圧部３１は、蓄電池１３側に接続されたコンデンサＣ１及びインダクタＬ１とからなるＬＣ回路３４と、このＬＣ回路３４に接続されたスイッチング素子３５ａ及びスイッチング素子３５ａに並列に逆方向に接続されたダイオード３５ｂを２組備えたハーフブリッジ回路３５を備えている。この昇降圧部３１は、双方向コンバータ部３２から得られた高電圧の直流電力を低電圧の直流電力に変換して蓄電池１３の充電用に供することができるほか、蓄電池１３からの低電圧の直流電圧を高電圧の直流電圧に変換して双方向コンバータ部３２に供給することができる。そのため、電力変換装置１５の昇降圧部３１は、蓄電池１３の充電時には充電電圧制御回路及び充電電流制御回路として作動し、放電時には直流電圧昇圧回路として作動する。   Next, a schematic configuration of the power conversion device 15 will be described with reference to FIG. The power conversion device 15 includes a step-up / step-down unit 31 and a bidirectional converter unit 32. The step-up / step-down unit 31 is connected in reverse to the LC circuit 34 including the capacitor C1 and the inductor L1 connected to the storage battery 13 side, and the switching element 35a and the switching element 35a connected to the LC circuit 34 in parallel. A half bridge circuit 35 having two sets of diodes 35b is provided. The step-up / step-down unit 31 can convert the high-voltage DC power obtained from the bidirectional converter unit 32 into low-voltage DC power and use it for charging the storage battery 13. The direct current voltage can be converted into a high direct current voltage and supplied to the bidirectional converter unit 32. Therefore, the step-up / step-down unit 31 of the power conversion device 15 operates as a charging voltage control circuit and a charging current control circuit when the storage battery 13 is charged, and operates as a DC voltage boosting circuit when discharging.

また、双方向コンバータ部３２は、昇降圧部３１との間に並列に接続されたコンデンサＣ２と、スイッチング素子３６ａ及びスイッチング素子３６ａに並列に逆方向に接続されたダイオード３６ｂを４組備えたフルブリッジ回路３６と、このフルブリッジ回路３６と系統１１との間に接続されたインダクタＬ２、Ｌ３とを備えている。この双方向コンバータ部３２は、系統１１から供給された高電圧の交流電力を高電圧の直流電力に変換して昇降圧部３１に供給することができるほか、昇降圧部３１から供給された高電圧の直流電力を系統１１と略同一周波数で略同一位相の高電圧の交流電圧に変換することができる。そのため、電力変換装置１５の双方向コンバータ部３２は、蓄電池１３の充電時には整流回路として作動し、放電時には系統連携インバータとして作動することもできる。   In addition, the bidirectional converter unit 32 is a full circuit including four sets of a capacitor C2 connected in parallel with the step-up / step-down unit 31 and a switching element 36a and a diode 36b connected in parallel to the switching element 36a in the reverse direction. A bridge circuit 36 and inductors L2 and L3 connected between the full bridge circuit 36 and the system 11 are provided. The bidirectional converter unit 32 can convert high-voltage AC power supplied from the system 11 into high-voltage DC power and supply the high-voltage DC power to the step-up / step-down unit 31. The DC power of the voltage can be converted into a high-voltage AC voltage having substantially the same frequency as the system 11 and substantially the same phase. Therefore, the bidirectional converter part 32 of the power converter device 15 can operate as a rectifier circuit when the storage battery 13 is charged, and can also operate as a system linkage inverter when discharged.

それ故、電力変換装置１５は双方向電力変換装置として作動する。なお、昇降圧部３１の２つのスイッチング素子３５ａ及び双方向コンバータ部３２の４つのスイッチング素子３６ａは、それぞれ電力変換装置１５内にある制御回路によって制御される。なお、これらのスイッチング素子３５ａ及び３６ａの具体的制御方式は、既に周知であるので、その詳細な説明は省略する。   Therefore, the power converter 15 operates as a bidirectional power converter. Note that the two switching elements 35 a of the step-up / step-down unit 31 and the four switching elements 36 a of the bidirectional converter unit 32 are each controlled by a control circuit in the power conversion device 15. In addition, since the concrete control system of these switching elements 35a and 36a is already known, the detailed description is abbreviate | omitted.

このような構成の蓄電システム１０によれば、バッテリーシステム１４の制御回路１７によって、蓄電池１３が過充電状態、過放電状態ないし過電流状態であると判定された際には、放電遮断用スイッチング素子１８ないし充電遮断用スイッチング素子１９がＯＦＦ状態とされ、さらに電力変換装置１５に接続されている制御回路２０によって第１開閉部２１及び開閉切片２２がＯＦＦ状態とされるため、蓄電池１３の充放電は停止される。しかしながら、バッテリーシステム１４に何らかの異常が生じて、蓄電池１３が過充電状態、過放電状態ないし過電流状態であるにもかかわらず、バッテリーシステム１４の制御回路１７が蓄電池１３が過充電状態、過放電状態ないし過電流状態であることを検出することができない場合がある。このような場合には、放電遮断用スイッチング素子１８ないし充電遮断用スイッチング素子１９はＯＮ状態のままであり、しかも、電力変換装置１５に接続されている制御回路２０には蓄電池１３が過充電状態、過放電状態ないし過電流状態であることの信号が送信されないため、第１開閉部２１及び開閉切片２２が共にＯＮ状態のままとなり、蓄電池１３に対して充放電が継続されてしまうこととなる。   According to the power storage system 10 having such a configuration, when the control circuit 17 of the battery system 14 determines that the storage battery 13 is in an overcharge state, an overdischarge state, or an overcurrent state, the discharge cutoff switching element 18 or the switching element 19 for cutting off the charge is turned off, and the first opening / closing part 21 and the opening / closing piece 22 are turned off by the control circuit 20 connected to the power conversion device 15. Is stopped. However, even if some abnormality occurs in the battery system 14 and the storage battery 13 is overcharged, overdischarged or overcurrent, the control circuit 17 of the battery system 14 causes the storage battery 13 to be overcharged, overdischarged. It may not be possible to detect a state or an overcurrent state. In such a case, the discharge interruption switching element 18 to the charge interruption switching element 19 remain in the ON state, and the storage battery 13 is overcharged in the control circuit 20 connected to the power converter 15. Since the signal indicating the overdischarge state or the overcurrent state is not transmitted, both the first opening / closing part 21 and the opening / closing piece 22 remain in the ON state, and charging / discharging of the storage battery 13 is continued. .

そのため、第１実施形態の蓄電システム１０では電力変換装置１５に接続されている制御回路２０において、直流母線２３の電圧値ないし電流値を測定することにより、バッテリーシステム１４の蓄電池１３が過充電状態、過放電状態ないし過電流状態であるか否かを検知している。この検知方法を図３に示すフローチャートを用いて説明する。   Therefore, in the power storage system 10 of the first embodiment, the storage circuit 13 of the battery system 14 is overcharged by measuring the voltage value or current value of the DC bus 23 in the control circuit 20 connected to the power converter 15. Whether or not an overdischarge state or an overcurrent state is detected. This detection method will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

最初に、ステップＳ１において、バッテリーシステム１４が、蓄電池１３が過充電状態、過放電状態ないし過電流状態であることを検知しているかが判断される。この判断は、電力変換装置１５に接続されている制御回路２０がバッテリーシステム１４の制御回路１７から蓄電池１３が過充電状態、過放電状態ないし過電流状態であることを示す信号を受信しているかいないかによって判断される。電力変換装置１５に接続されている制御回路２０が、バッテリーシステム１４の制御回路１７から蓄電池１３が過充電状態、過放電状態ないし過電流状態であることを示す信号を受信している場合（ＹＥＳ）、バッテリーシステム１４の放電遮断用スイッチング素子１８及び充電遮断用スイッチング素子１９の状態の如何にかかわらず、ステップＳ２において、第１開閉部２１及び開閉切片２２の少なくとも一方がＯＦＦ状態とされて蓄電池１３の充放電が強制的に停止される。本実施形態では第１開閉部２１及び開閉切片２２のいずれかの動作不良を考慮して、これら両方も全てＯＦＦ状態としている。   First, in step S1, it is determined whether the battery system 14 detects that the storage battery 13 is in an overcharge state, an overdischarge state, or an overcurrent state. This determination is based on whether the control circuit 20 connected to the power converter 15 has received a signal from the control circuit 17 of the battery system 14 indicating that the storage battery 13 is in an overcharge state, an overdischarge state, or an overcurrent state. Judgment by whether or not. When the control circuit 20 connected to the power converter 15 receives a signal indicating that the storage battery 13 is in an overcharge state, an overdischarge state or an overcurrent state from the control circuit 17 of the battery system 14 (YES) ), Regardless of the state of the discharge cutoff switching element 18 and the charge cutoff switching element 19 of the battery system 14, in step S 2, at least one of the first opening / closing portion 21 and the opening / closing piece 22 is turned OFF to store the battery. 13 charging / discharging is forcibly stopped. In the present embodiment, in consideration of the malfunction of either the first opening / closing part 21 or the opening / closing section 22, both of them are in the OFF state.

電力変換装置１５に接続されている制御回路２０が、バッテリーシステム１４の制御回路１７から蓄電池１３が過充電状態、過放電状態ないし過電流状態であることを示す信号を受信していない場合（ＮＯ）、ステップＳ３において、バッテリーシステム１４からの電圧情報、電流情報及び充電深度情報ＳＯＣ等に基いて、過充電の判定に用いる第１の電圧値Ｖｏ及び過放電の判定に用いる第２の電圧値Ｖｕの少なくとも一方が算出される。この第１の電圧値Ｖｏ及び第２の電圧値Ｖｕは、それぞれ測定時のバッテリーシステムにおける過充電状態に至る直前の状態及び過放電状態に至る直前の状態と判定するための基準電圧であり、過去の充放電時の電位変化あるいは充電深度情報ＳＯＣに基いて定めることができる。また、ステップＳ３の演算は、その都度行われるものではなく、第１の電圧値Ｖｏ及び第２の電圧値Ｖｕが一度算出されていれば、周期的に実行されていればよい。   When the control circuit 20 connected to the power converter 15 does not receive a signal indicating that the storage battery 13 is in an overcharge state, an overdischarge state or an overcurrent state from the control circuit 17 of the battery system 14 (NO ) In step S3, the first voltage value Vo used for overcharge determination and the second voltage value used for overdischarge determination based on voltage information, current information, charge depth information SOC, etc. from the battery system 14 At least one of Vu is calculated. The first voltage value Vo and the second voltage value Vu are reference voltages for determining the state immediately before reaching the overcharge state and the state immediately before reaching the overdischarge state in the battery system at the time of measurement, It can be determined based on the potential change during the past charge / discharge or the charge depth information SOC. Further, the calculation in step S3 is not performed each time, and may be executed periodically as long as the first voltage value Vo and the second voltage value Vu are calculated once.

すなわち、蓄電池１３の充放電時には、充放電の進行に伴い電池電圧が変化するが、過去の充放電時の電池電圧の変化を充電深度情報ＳＯＣに対応して制御回路２０に記憶しておくことにより、過充電状態に至る直前の状態の判定に用いる第１の電圧値Ｖｏ及び過放電状態に至る直前の状態の判定に用いる第２の電圧値Ｖｕを充電深度情報ＳＯＣに応じて求めることができる。第１の電圧値Ｖｏは充電深度情報ＳＯＣが過充電状態を示す値の数％手前の値に対応する電圧であり、同様に第２の電圧値Ｖｕも求めることができる。また、充電電流、放電電流の演算と充電深度情報ＳＯＣとの対応から、過放電、過充電の電流積算値を得て、この積算値で判断してもよい。   That is, during charging / discharging of the storage battery 13, the battery voltage changes with the progress of charging / discharging, but the change in the battery voltage during past charging / discharging is stored in the control circuit 20 corresponding to the charging depth information SOC. Thus, the first voltage value Vo used for determining the state immediately before reaching the overcharge state and the second voltage value Vu used for determining the state immediately before reaching the overdischarge state can be obtained according to the charge depth information SOC. it can. The first voltage value Vo is a voltage corresponding to a value several percent before the value indicating the overcharge state in the charge depth information SOC, and the second voltage value Vu can be obtained in the same manner. Further, an integrated current value of overdischarge and overcharge may be obtained from the correspondence between the calculation of the charge current and discharge current and the charge depth information SOC, and the integrated value may be determined.

次いで、電力変換装置１５において、電力変換装置１５が検出した電圧Ｖと第１の電圧値Ｖｏ及び第２の電圧値Ｖｕとの大小を比較する。電圧Ｖが第１の電圧値Ｖｏよりも大であれば過充電状態ないし直ぐに過充電状態となることを示し、電圧Ｖが第２の電圧値Ｖｕよりも小さければ過放電状態ないし直ぐ過放電状態となることを示すものである。そのため、ステップＳ４においてＶ>Ｖｏ又はＶ<Ｖｕであると判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２において、充放電を停止する。また、充放電が停止されたことは、電力変換装置１５から制御回路２０に伝わり、制御回路２０は第１開閉部２１及び開閉切片２２の少なくとも一方（両方でもよい）をＯＦＦにする。   Next, the power conversion device 15 compares the voltage V detected by the power conversion device 15 with the first voltage value Vo and the second voltage value Vu. If the voltage V is larger than the first voltage value Vo, it indicates that the battery is overcharged or immediately overcharged, and if the voltage V is smaller than the second voltage value Vu, it is overdischarged or immediately overdischarged. It shows that it becomes. Therefore, when it is determined in step S4 that V> Vo or V <Vu (YES), charging / discharging is stopped in step S2. Further, the fact that charging / discharging is stopped is transmitted from the power conversion device 15 to the control circuit 20, and the control circuit 20 turns off at least one (or both) of the first opening / closing section 21 and the opening / closing section 22.

また、Ｖ<Ｖｏ又はＶ>Ｖｕであると判定された場合（ＮＯ）は、ステップＳ５において、電力変換装置１５が検出した電流Ｉが予め定められた過電流値Ｉ０よりも大きいか小さいかが判定される。電流情報Ｉが蓄電池１３に対応して予め定められた過電流値Ｉ０よりも大きい場合（ＹＥＳ）は、蓄電池３は過充電状態又は過放電状態であるから、ステップＳ２において充放電を停止する。また、充放電が停止されたことは電力変換装置１５から制御回路２０に伝わり、制御回路２０は第１開閉部２１及び開閉切片２２の少なく共一方をＯＦＦにする。また、電流情報Ｉが予め定められた過電流値Ｉ０よりも小さい場合（ＮＯ）は、そのままの蓄電池１３の充放電が行われる状態が継続される。 Also, either when it is determined that V <Vo or V> Vu (NO), in step S5, greater or less than the over-current value I 0 of the current I is predetermined that the power conversion device 15 has detected Is determined. When the current information I is larger than the predetermined overcurrent value I 0 corresponding to the storage battery 13 (YES), the storage battery 3 is in an overcharged state or an overdischarged state, so charging / discharging is stopped in step S2. . In addition, the fact that charging / discharging has been stopped is transmitted from the power converter 15 to the control circuit 20, and the control circuit 20 turns off at least one of the first opening / closing part 21 and the opening / closing piece 22. Also, if the current information I is smaller than the over-current I 0 which is determined in advance (NO) is continued the state in which charging and discharging of the raw battery 13 is performed.

第１実施形態の蓄電システム１０によれば、電力変換装置１５によって、蓄電池１３に過充電状態や過放電状態が生じたこと、さらには過電流状態が生じたことを検知することができるので、バッテリーシステム１４に蓄電池の劣化をもたらす現象が生じる直前の状態を電力変換装置１５が容易に検出することができるようになるので、信頼性の高い蓄電システムが得られる。この際、電力変換装置１５で算出される過充電の判定に用いる第１の電圧値Ｖｏ及び過放電の判定に用いる第２の電圧値Ｖｕについて、過放電ないし過充電となるまでにある程度の余裕を持たせた値を選択すれば、より蓄電池の劣化を抑制することができるようになる。   According to the power storage system 10 of the first embodiment, the power conversion device 15 can detect that an overcharge state or an overdischarge state has occurred in the storage battery 13, and further an overcurrent state has occurred. Since the power conversion device 15 can easily detect the state immediately before the phenomenon that causes deterioration of the storage battery occurs in the battery system 14, a highly reliable power storage system can be obtained. At this time, the first voltage value Vo used for the overcharge determination calculated by the power conversion device 15 and the second voltage value Vu used for the overdischarge determination have some allowance until overdischarge or overcharge occurs. If the value with the value is selected, the deterioration of the storage battery can be further suppressed.

なお、上記の電力変換装置１５に接続されている制御回路２０による制御は、バッテリーシステム１４から蓄電池の電圧情報、電流情報及び充電深度情報のいずれかが正常に送信されてきている場合の処理である。しかしながら、バッテリーシステム１４に何らかの不都合が生じている場合は、バッテリーシステム１４の制御回路１７から何らの信号も電力変換装置１５に接続されている制御回路２０に送信されてこない場合がある。このような場合は、電力変換装置１５は、直流母線２３から直接電圧値ないし電流値を検出し、この電圧値ないし電流値に基いて、直流母線２３に流れている電力が過充電状態であるか、過放電状態であるか、或いは過電流状態であるかを判定する。なお、電力変換装置１５も過去の充放電時の電圧値や電流値を適宜記憶して、蓄電池１３の経時変化を補正するようにすれば、より正確に過充電状態であるか、過放電状態であるか、或いは過電流状態であるかを検出することができる。   Note that the control by the control circuit 20 connected to the power conversion device 15 is a process in the case where any one of the storage battery voltage information, current information, and charging depth information is normally transmitted from the battery system 14. is there. However, if any inconvenience occurs in the battery system 14, no signal may be transmitted from the control circuit 17 of the battery system 14 to the control circuit 20 connected to the power converter 15. In such a case, the power converter 15 detects the voltage value or current value directly from the DC bus 23, and the power flowing through the DC bus 23 is in an overcharged state based on this voltage value or current value. Whether the battery is in an overdischarge state or an overcurrent state. In addition, if the power converter 15 also stores the voltage value and current value at the time of past charging / discharging appropriately and corrects the change with time of the storage battery 13, it is more accurately overcharged or overdischarged. Or an overcurrent state can be detected.

このような構成を採用すれば、たとえバッテリーシステム１４に何らかの不都合が生じている場合は、バッテリーシステム１４の制御回路１７から何らの信号も電力変換装置１５に接続されている制御回路２０に送信されてこなくても、蓄電池１３が過充電状態、過放電状態ないし過電流状態にあることを検知することができるから、蓄電池１３をより安全に保護することができるようになる。   If such a configuration is adopted, even if any inconvenience occurs in the battery system 14, any signal is transmitted from the control circuit 17 of the battery system 14 to the control circuit 20 connected to the power converter 15. Even if it is not leveraged, it can be detected that the storage battery 13 is in an overcharged state, an overdischarged state, or an overcurrent state, so that the storage battery 13 can be more safely protected.

［第２実施形態］
第１実施形態では、電力変換装置１５によってバッテリーシステム１４から制御回路２０を経由して送信される蓄電池１３の電圧情報、電流情報及び充電深度情報のいずれか１つに基いて蓄電池１３の過充電の判定に用いる第１の電圧値Ｖｏ及び蓄電池の過放電の判定に用いる第２の電圧値Ｖｕの少なくとも一方を求め、電力変換装置１５が検出した電圧Ｖが、第１の電圧値Ｖｏを上回った場合又は第２の電圧値Ｖｕを下回った場合にはバッテリーシステム１４の充放電を停止するものとした例を示した。このような構成であると、電力変換装置１５に上述のような特殊な処理を実現できる機能を備えているものを用いる必要がある。 [Second Embodiment]
In the first embodiment, the overcharge of the storage battery 13 is performed based on any one of the voltage information, current information, and charge depth information of the storage battery 13 transmitted from the battery system 14 via the control circuit 20 by the power conversion device 15. At least one of the first voltage value Vo used for the determination and the second voltage value Vu used for the determination of the overdischarge of the storage battery is obtained, and the voltage V detected by the power converter 15 exceeds the first voltage value Vo. In this case, the charging / discharging of the battery system 14 is stopped when the voltage is lower than the second voltage value Vu. With such a configuration, it is necessary to use a power conversion device 15 having a function capable of realizing the special processing as described above.

そのため、現在、既に多くの蓄電システムが作動しているが、上記のような電力変換装置１５では、そのまま既設のシステムに用いることはできない。そこで、第２実施形態の蓄電システム１０Ａでは、バッテリーシステム１４と電力変換装置１５との間にシステムコントローラ２５を設け、システムコントローラ２５に実施形態１における電力変換装置１５の特殊な処理を実現できる機能を備えさせた。この第２実施形態の蓄電システム１０Ａを図４を用いて説明する。ただし、実施形態１の蓄電システム１０と同一構成の部分には同一の参照符号を付与して、その詳細な説明は省略する。   Therefore, many power storage systems are already operating, but the power conversion device 15 as described above cannot be used as it is for an existing system. Therefore, in the power storage system 10A of the second embodiment, a system controller 25 is provided between the battery system 14 and the power conversion device 15, and the system controller 25 can realize special processing of the power conversion device 15 in the first embodiment. Was provided. A power storage system 10A of the second embodiment will be described with reference to FIG. However, the same reference numerals are assigned to the same components as those of the power storage system 10 of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

第２実施形態の蓄電システム１０Ａのシステムコントローラ２５は、バッテリーシステム１４と電力変換装置１５との間の直流母線に配置され、制御回路２６及び一対の直流母線２３の少なくとも一方に配置された第２開閉部２７とを備えている。制御回路２６は、バッテリーシステム１４の制御回路１７と電力変換装置１５に接続されている制御回路２０との間で各種信号の通信を行うようになされていると共に、第２開閉部２７のＯＮ／ＯＦＦを制御する機能を備えている。加えて、制御回路２６は、第１実施形態の蓄電システム１０の電力変換装置１５と同様に、バッテリーシステム１４から送信される蓄電池１３の電圧情報、電流情報及び充電深度情報のいずれか１つに基いて蓄電池１３の過充電の判定に用いる第１の電圧値Ｖｏ及び蓄電池の過放電の判定に用いる第２の電圧値Ｖｕの少なくとも一方を求め、バッテリーシステム１４からの電圧情報に基づく電圧Ｖが、第１の電圧値Ｖｏを上回った場合又は第２の電圧値Ｖｕを下回った場合にはバッテリーシステム１４の充電動作もしくは放電動作を停止する機能を備えている。   The system controller 25 of the power storage system 10 </ b> A of the second embodiment is disposed on a DC bus between the battery system 14 and the power converter 15, and is disposed on at least one of the control circuit 26 and the pair of DC buses 23. And an opening / closing part 27. The control circuit 26 communicates various signals between the control circuit 17 of the battery system 14 and the control circuit 20 connected to the power conversion device 15, and turns on / off the second opening / closing unit 27. It has a function to control OFF. In addition, similarly to the power conversion device 15 of the power storage system 10 of the first embodiment, the control circuit 26 converts any one of the voltage information, current information, and charging depth information of the storage battery 13 transmitted from the battery system 14. Accordingly, at least one of the first voltage value Vo used for determining the overcharge of the storage battery 13 and the second voltage value Vu used for determining the overdischarge of the storage battery is obtained, and the voltage V based on the voltage information from the battery system 14 is obtained. When the voltage value exceeds the first voltage value Vo or falls below the second voltage value Vu, the battery system 14 has a function of stopping the charging operation or discharging operation.

この制御回路２６のバッテリーシステム１４の充電動作もしくは放電動作を停止する操作は第２開閉部２７をＯＦＦ状態とすることにより行われるが、第１の電圧値Ｖｏの算出及び第２の電圧値Ｖｕの算出方法は、第１実施形態の蓄電システム１０の電力変換装置１５の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。また、制御回路２６は、第１実施形態の蓄電システム１０の電力変換装置１５の場合と同様に、直流母線２８の電圧値ないし電流値を検出し、この電圧値ない電流値に基いて、直流母線２８に流れている電力が過充電状態であるか、過放電状態であるか、或いは過電流状態であるかを判定する機能も備えている。   The operation of stopping the charging operation or discharging operation of the battery system 14 of the control circuit 26 is performed by turning off the second opening / closing part 27. However, the calculation of the first voltage value Vo and the second voltage value Vu are performed. Since the calculation method is the same as in the case of the power conversion device 15 of the power storage system 10 of the first embodiment, detailed description thereof is omitted. In addition, the control circuit 26 detects the voltage value or current value of the DC bus 28 as in the case of the power conversion device 15 of the power storage system 10 of the first embodiment, and determines the DC value based on the current value not having this voltage value. A function is also provided for determining whether the power flowing through the bus 28 is in an overcharged state, an overdischarged state, or an overcurrent state.

このような第２実施形態の蓄電システム１０Ａによれば、バッテリーシステム１４の制御回路１７によって、蓄電池１３が過充電状態、過放電状態ないし過電流状態であると判定された際には、放電遮断用スイッチング素子１８ないし充電遮断用スイッチング素子１９がＯＦＦ状態とされ、さらにシステムコントローラ２５の制御回路２６によって第２開閉部２７がＯＦＦ状態とされるため、蓄電池１３の充電動作もしくは放電動作は停止される。しかも、バッテリーシステム１４に何らかの異常が生じて、蓄電池１３が過充電状態、過放電状態ないし過電流状態であるにもかかわらず、バッテリーシステム１４の制御回路１７が蓄電池１３の充電動作もしくは放電動作を停止できず、しかも、システムコントローラ２５の制御回路２６に蓄電池１３が過充電状態、過放電状態ないし過電流状態であることの信号が得られなくても、システムコントローラ２５の制御回路２６自体が単独で直流母線２８に流れている電力が過充電状態であるか、過放電状態であるか、或いは過電流状態であるかを判定する機能をそなえているから、蓄電池１３の充電動作もしくは放電動作を停止することができる。   According to the power storage system 10A of the second embodiment, when the control circuit 17 of the battery system 14 determines that the storage battery 13 is in an overcharge state, an overdischarge state, or an overcurrent state, the discharge interruption is performed. The switching element 18 for charge and the switching element 19 for cutting off the charge are turned off, and the second opening / closing part 27 is turned off by the control circuit 26 of the system controller 25, so that the charging operation or discharging operation of the storage battery 13 is stopped. The Moreover, even if some abnormality occurs in the battery system 14 and the storage battery 13 is in an overcharged state, an overdischarged state or an overcurrent state, the control circuit 17 of the battery system 14 performs the charging operation or discharging operation of the storage battery 13. Even if the control circuit 26 of the system controller 25 cannot be stopped and a signal indicating that the storage battery 13 is in an overcharged state, an overdischarged state or an overcurrent state cannot be obtained, the control circuit 26 itself of the system controller 25 is independent. Therefore, the charging operation or the discharging operation of the storage battery 13 is performed because the electric power flowing through the DC bus 28 is overcharged, overdischarged, or overcurrent. Can be stopped.

なお、第２実施形態の蓄電システム１０Ａにおいては、電力変換装置１５は単に電力変換装置１５の機能を備えているものであってもよい。しかしながら、電力変換装置１５が、第１実施形態の蓄電システム１０の場合と同様に、システムコントローラ２５の制御回路２６から過充電状態、過放電状態又は過電流状態であることを示す信号が得られていない場合に、バッテリーシステム１４に接続されている直流母線２３の電圧値を検出して過充電状態であるか過放電状態であるかを判定すると共に、バッテリーシステムに接続されている直流母線に流れる電流値を検出して過電流状態であるか否かを判定し、過充電状態、過放電状態又は過電流状態であると判定された際には、充放電機能を停止し、また、充放電が停止されたことは電力変換装置１５から制御回路２０に伝わり、制御回路２０は第１開閉部２１及び開閉切片２２の少なくとも一方をＯＦＦする。このような構成を採用すれば、より安全性に優れた蓄電システム１０Ａが得られる。   In the power storage system 10A of the second embodiment, the power conversion device 15 may simply have the function of the power conversion device 15. However, as in the case of the power storage system 10 of the first embodiment, a signal indicating that the power conversion device 15 is in an overcharge state, an overdischarge state, or an overcurrent state is obtained from the control circuit 26 of the system controller 25. If not, the voltage value of the DC bus 23 connected to the battery system 14 is detected to determine whether it is overcharged or overdischarged, and the DC bus connected to the battery system is connected to the DC bus The current value is detected to determine whether it is in an overcurrent state. When it is determined that the battery is in an overcharge state, overdischarge state, or overcurrent state, the charge / discharge function is stopped, That the discharge is stopped is transmitted from the power converter 15 to the control circuit 20, and the control circuit 20 turns off at least one of the first opening / closing part 21 and the opening / closing piece 22. By adopting such a configuration, it is possible to obtain a power storage system 10A with higher safety.

なお、第１実施形態の蓄電システム１０及び第２実施形態の蓄電システム１０Ａでは、電力変換装置１５に接続されている制御回路２０として電力変換装置１５とは別体に配置されているものを示したが、電力変換装置１５の内部に備えられているものとしてもよい。このような構成を採用すれば、制御回路２０の電圧値又は電流値を検出する検出装置が電力変換装置１５内に収容されていることになるので、外部に露出される配線が少なくなると共に、蓄電池１３の充電動作もしくは放電動作に伴う電圧低下の少ない状態での測定値が得られるから、信頼性が高い蓄電システムが得られる。   In addition, in the electrical storage system 10 of 1st Embodiment and the electrical storage system 10A of 2nd Embodiment, the thing arrange | positioned separately from the power converter device 15 as the control circuit 20 connected to the power converter device 15 is shown. However, it may be provided inside the power conversion device 15. If such a configuration is adopted, since the detection device for detecting the voltage value or current value of the control circuit 20 is housed in the power conversion device 15, the number of wirings exposed to the outside is reduced, and Since the measurement value in a state where the voltage drop due to the charging operation or discharging operation of the storage battery 13 is small is obtained, a highly reliable power storage system is obtained.

１０、１０Ａ…蓄電システム １１…系統 １２…一般負荷 １２ａ…特定負荷 １３…蓄電池 １４…バッテリーシステム １５…電力変換装置 １６…バッテリーコントローラー １７…（バッテリーコントローラーの）制御回路 １８…放電遮断用スイッチング素子 １９…充電遮断用スイッチング素子 ２０…（電力変換装置に接続されている）制御回路 ２１…第１開閉部 ２２…開閉切片 ２３…直流母線 ２５…システムコントローラ ２６…（システムコントローラの）制御回路 ２７…第２開閉部 ２８…直流母線 ３１…ＤＣ／ＤＣコンバータ部 ３２…ＡＣ／ＤＣコンバータ部 ３４…ローパスフィルタ回路 ３５…ハーフブリッジ回路 ３５ａ…スイッチング素子 ３５ｂ…ダイオード ３６…フルブリッジ回路 ３６ａ…スイッチング素子 ３６ｂ…ダイオード   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 10A ... Power storage system 11 ... System | strain 12 ... General load 12a ... Specific load 13 ... Storage battery 14 ... Battery system 15 ... Power converter 16 ... Battery controller 17 ... (Battery controller) control circuit 18 ... Switching element 19 for discharge interruption ... Switching element 20 for interrupting charge 20... Control circuit 21 (connected to power converter) 21. First opening / closing part 22. Opening / closing section 23 DC bus 25 System controller 26 Control circuit 27 (system controller) 27 2. Opening / closing section 28 ... DC bus 31 ... DC / DC converter section 32 ... AC / DC converter section 34 ... Low pass filter circuit 35 ... Half bridge circuit 35a ... Switching element 35b ... Diode 36 ... Full bridge circuit 36a ... Switch on Element 36b ... diode

Claims (7)

蓄電池を含むバッテリーシステムと系統からの電力を用いる前記蓄電池の充電動作及び前記蓄電池から放電される電力を変換して前記系統及び負荷に供給する放電動作を有する電力変換装置と、を備える蓄電システムにおいて、
前記蓄電池の電圧情報、電流情報及び充電深度情報等に基いて前記蓄電池の過充電の判定に用いる第１の電圧値（Ｖｏ）及び前記蓄電池の過放電の判定に用いる第２の電圧値（Ｖｕ）の少なくとも一方を算出し、
前記電圧情報に基づく電圧（Ｖ）が、前記第１の電圧値（Ｖｏ）を上回った場合又は前記第２の電圧値（Ｖｕ）を下回った場合には前記バッテリーシステムの充電動作もしくは放電動作を停止させる制御回路を備えていることを特徴とする蓄電システム。 In a power storage system comprising: a battery system including a storage battery; and a power conversion device having a charging operation of the storage battery using power from a system and a discharging operation of converting power discharged from the storage battery and supplying the power to the system and a load. ,
A first voltage value (Vo) used for determination of overcharge of the storage battery and a second voltage value (Vu) used for determination of overdischarge of the storage battery based on the voltage information, current information, and charging depth information of the storage battery. )
When the voltage (V) based on the voltage information is higher than the first voltage value (Vo) or lower than the second voltage value (Vu), the battery system is charged or discharged. A power storage system comprising a control circuit for stopping. 前記制御回路は、前記バッテリーシステムから過充電信号、過放電信号又は過電流信号が得られた場合には、前記バッテリーシステムの充電動作もしくは放電動作を停止させる機能を備えていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。   The control circuit has a function of stopping a charging operation or a discharging operation of the battery system when an overcharge signal, an overdischarge signal, or an overcurrent signal is obtained from the battery system. The power storage system according to claim 1. 前記制御回路は、前記バッテリーシステムから過充電信号、過放電信号又は過電流信号が得られていない場合には、前記バッテリーシステムに接続されている直流母線の電圧値を検出して前記蓄電池が過充電状態であるか過放電状態であるかを判定すると共に、前記直流母線に流れる電流値を検出して前記蓄電池が過電流状態であるか否かを判定し、過充電状態、過放電状態又は過電流状態であると判定された際には、前記バッテリーシステム充電動作もしくは放電動作を停止させる機能を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。   When the overcharge signal, overdischarge signal or overcurrent signal is not obtained from the battery system, the control circuit detects the voltage value of the DC bus connected to the battery system and the storage battery is overloaded. It is determined whether the battery is in a charge state or an overdischarge state, and the current value flowing through the DC bus is detected to determine whether the storage battery is in an overcurrent state. The power storage system according to claim 1 or 2, further comprising a function of stopping the battery system charging operation or discharging operation when it is determined that the battery is in an overcurrent state. 前記制御回路は、前記電力変換装置内に備えられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の電力変換装置。   The said control circuit is provided in the said power converter device, The power converter device in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記制御回路は、前記バッテリーシステムと前記電力変換装置とを接続する直流母線に配置されたシステムコントローラに備えられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 1 or 2, wherein the control circuit is provided in a system controller disposed on a DC bus connecting the battery system and the power converter. 前記制御回路は、前記バッテリーシステムと前記電力変換装置とを接続する直流母線に配置されたシステムコントローラに備えられて前記制御回路での判定を前記電力変換装置に送信する機能を備え、
前記電力変換装置は、前記制御装置から過充電状態、過放電状態又は過電流状態であることを示す判断が得られない場合には、前記バッテリーシステムに接続されている直流母線の電圧値を検出して過充電状態であるか過放電状態であるかを判定すると共に、前記バッテリーシステムに接続されている直流母線に流れる電流値を検出して過電流状態であるか否かを判定し、過充電状態、過放電状態又は過電流状態であると判定された際には、前記バッテリーシステムに対する充電動作もしくは放電動作を停止することを特徴とする請求項３に記載の蓄電システム。 The control circuit is provided in a system controller disposed on a DC bus connecting the battery system and the power converter, and has a function of transmitting a determination in the control circuit to the power converter.
The power conversion device detects a voltage value of a DC bus connected to the battery system when a determination indicating that the control device is in an overcharge state, an overdischarge state, or an overcurrent state cannot be obtained. To determine whether the battery is in an overcharge state or an overdischarge state, and by detecting a current value flowing through the DC bus connected to the battery system to determine whether the battery is in an overcurrent state. The power storage system according to claim 3, wherein when it is determined that the battery is in a charge state, an overdischarge state, or an overcurrent state, the charge operation or the discharge operation for the battery system is stopped. 前記電力変換装置は、昇降圧部及び交流／直流の双方向変換部を備え、
前記昇降圧部は、前記蓄電池から出力される直流電力を所定の電圧に昇圧して前記交流／直流の双方向変換部に出力する機能と、前記交流／直流の双方向変換部の直流出力を所定の電圧に降圧して前記蓄電池を充電する機能とを備え、
前記交流／直流の双方向変換部は、前記系統からの交流電力を直流電力に変換して前記昇降圧部に出力する機能と、前記昇降圧部からの直流電力を交流電力に変換して前記系統に供給する機能とを備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の蓄電システム。 The power conversion device includes a step-up / step-down unit and an AC / DC bidirectional conversion unit,
The step-up / step-down unit boosts the DC power output from the storage battery to a predetermined voltage and outputs it to the AC / DC bidirectional conversion unit, and the DC output of the AC / DC bidirectional conversion unit. And a function of charging the storage battery by stepping down to a predetermined voltage,
The AC / DC bidirectional conversion unit converts AC power from the system into DC power and outputs the DC power to the buck-boost unit, and converts DC power from the buck-boost unit into AC power to The power storage system according to claim 1, further comprising a function of supplying power to the system.
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