JP2007124719A - Power storage device - Google Patents

Power storage device Download PDF

Info

Publication number
JP2007124719A
JP2007124719A JP2005305535A JP2005305535A JP2007124719A JP 2007124719 A JP2007124719 A JP 2007124719A JP 2005305535 A JP2005305535 A JP 2005305535A JP 2005305535 A JP2005305535 A JP 2005305535A JP 2007124719 A JP2007124719 A JP 2007124719A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
storage device
power storage
capacitor
circuit
modules
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.)
Granted
Application number
JP2005305535A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4758196B2 (en
Inventor
Masakazu Sasaki
正和 佐々木
Tatsuji Miyata
達司 宮田
Yuji Suzuki
祐次 鈴木
Hitoshi Isono
整 磯野
Akihito Okazaki
昭仁 岡崎
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.)
UD Trucks Corp
Original Assignee
UD Trucks Corp
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 UD Trucks Corp filed Critical UD Trucks Corp
Priority to JP2005305535A priority Critical patent/JP4758196B2/en
Publication of JP2007124719A publication Critical patent/JP2007124719A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4758196B2 publication Critical patent/JP4758196B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/76Power conversion electric or electronic aspects
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power storage device in which the characteristics that an electric double layer capacitor has a long lifetime and a limited withstand voltage range can be utilized effectively. <P>SOLUTION: The large output, high capacity power storage device, i.e. a capacitor system 10, comprises a plurality (e.g. twelve) of modules 11 which can contain a plurality (e.g. one hundred) of electric double layer capacitor cells 12, a plurality (e.g. three) of modular series circuits 21 where a plurality (e.g. four) of modules 11 are connected in series, and an I/O circuit 24 for connecting the modular series circuits 21 in parallel with a transmission route 3 through a power converter 7. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、送電経路に接続され充放電を行う電力貯蔵装置の改良に関する。   The present invention relates to an improvement of a power storage device that is connected to a power transmission path and performs charging and discharging.

例えば、風力発電機や太陽発電機等、自然エネルギを利用する発電設備においては、発電設備の出力(電力)が自然条件の変化に応じて変動するため、発電設備の出力変動を抑える電力貯蔵装置が備えられる(特許文献1〜6、参照)。
特開2001−286076 特開2001−298872 特開2002−017044 特開2002−017044 特開2002−101557 特開2003−087993
For example, in a power generation facility that uses natural energy, such as a wind power generator or a solar power generator, the output (electric power) of the power generation facility fluctuates according to changes in natural conditions. (See Patent Documents 1 to 6).
JP 2001-286076 A JP 2001-298772 A JP2002-017044 JP2002-017044 JP 2002-101557 A JP 2003-087993 A

このような電力貯蔵装置は多くの場合、二次電池から構成される。二次電池は、発電設備の出力変動に伴う短周期サイクルの充放電が長期間に及ぶと劣化が早いため、大量の二次電池を使用するか、短期間に交換する必要があり、費用負担が嵩むという問題点があった。その対策として、電気二重層キャパシタを用いることも考えられるが、単に二次電池と置換するのみでは、有効な活用が図れない。   Such power storage devices are often composed of secondary batteries. Rechargeable batteries deteriorate quickly when charging and discharging in a short cycle due to output fluctuations of power generation facilities extend over a long period of time, so it is necessary to use a large amount of secondary batteries or replace them in a short period of time. There was a problem of increasing. As a countermeasure, it is conceivable to use an electric double layer capacitor, but it cannot be effectively utilized by simply replacing the secondary battery.

この発明は、このような課題に注目してなされたものであり、電気二重層キャパシタの長寿命であるという特性と限られた耐電圧範囲を有効に活用しえる電力貯蔵装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such a problem, and provides an electric power storage device that can effectively utilize the characteristic that the electric double layer capacitor has a long life and the limited withstand voltage range. Objective.

本発明では、送電経路に接続され充放電を行う電力貯蔵装置において、複数の電気二重層キャパシタセルが収められる複数のモジュールと、各モジュールを直列に接続する複数のモージュル直列回路と、各モージュル直列回路を送電経路に対して電力変換器を介して並列に接続する入出力回路と、各モージュル直列回路を各モジュール間で断続する電気遮断スイッチとを備え、異常検出時に各電気遮断スイッチを開成する構成とした。   In the present invention, in a power storage device connected to a power transmission path for charging and discharging, a plurality of modules in which a plurality of electric double layer capacitor cells are housed, a plurality of modular series circuits that connect the modules in series, and each modular series An input / output circuit that connects a circuit to a power transmission path in parallel via a power converter, and an electrical cutoff switch that intermittently connects each modular series circuit between each module, and opens each electrical cutoff switch when an abnormality is detected The configuration.

本発明によると、モージュル直列回路に介装されるモジュールの個数を変更することにより、キャパシタシステムの最大電圧を任意に設定することができる。   According to the present invention, the maximum voltage of the capacitor system can be arbitrarily set by changing the number of modules interposed in the modular series circuit.

並列に配設されるモージュル直列回路の数を変更することにより、キャパシタシステムの定格出力、容量を任意に設定することができる。   By changing the number of modular series circuits arranged in parallel, the rated output and capacity of the capacitor system can be set arbitrarily.

多数の電気二重層キャパシタセルが各モジュール毎に分離して設けられるため、例えば漏電発生時等に、各モジュール間の接続を遮断することにより、二次故障を防止できる。   Since a large number of electric double layer capacitor cells are provided separately for each module, secondary failure can be prevented by cutting off the connection between the modules when, for example, a leakage occurs.

本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1に示すように、風力発電設備は、風力によって発電する風力発電機1と、この風力発電機1から出力される発電電力を電力変換器6を介して系統電源2に送る送電経路3と、この送電経路3に電力変換器7を介して接続される電力貯蔵装置5とを備える。   As shown in FIG. 1, a wind power generation facility includes a wind power generator 1 that generates power using wind power, and a power transmission path 3 that sends generated power output from the wind power generator 1 to a system power supply 2 via a power converter 6. The power storage device 5 is connected to the power transmission path 3 via the power converter 7.

電力貯蔵装置5は、所定数の電気二重層キャパシタセル(図2参照、以下キャパシタセルと呼ぶ)から構成されるキャパシタシステム10と、このキャパシタシステム10の充電、放電を行う交直電力変換器9と、風力発電機1の出力および出力変動を検出する手段と、この検出値に応じてコンバータコントローラ53(図3参照)と連係して電力変換器9の作動を制御して風力発電機1の出力変動を抑制するシステムコントローラ50(図3、4、15参照)とを備える。   The power storage device 5 includes a capacitor system 10 including a predetermined number of electric double layer capacitor cells (refer to FIG. 2, hereinafter referred to as capacitor cells), and an AC / DC power converter 9 that charges and discharges the capacitor system 10. The means for detecting the output and output fluctuation of the wind power generator 1 and the output of the wind power generator 1 by controlling the operation of the power converter 9 in conjunction with the converter controller 53 (see FIG. 3) according to the detected value. And a system controller 50 (see FIGS. 3, 4, and 15) that suppresses fluctuations.

図2の(a)に示す電気二重層キャパシタセル12は、図示しない複数の正極体と負極体及びセパレータの積層体が電解液と共に袋状ソフトケース13の中に収められる。   In the electric double layer capacitor cell 12 shown in FIG. 2A, a laminate of a plurality of positive electrodes, negative electrodes and separators (not shown) is housed in a bag-like soft case 13 together with an electrolyte.

複数個のキャパシタセル12は図示しないハードケース内に一列に並んで収められる。充電、放電が行われるのに伴ってキャパシタセル12に生じる熱は、ソフトケース13からハードケースに伝えられ、ハードケースから外気へと逃がされる。   The plurality of capacitor cells 12 are stored in a line in a hard case (not shown). Heat generated in the capacitor cell 12 as charging and discharging are conducted is transmitted from the soft case 13 to the hard case, and is released from the hard case to the outside air.

図2の(b)に示すように、モジュール11は、その筐体14内に各キャパシタセル12のハードケースが3列に並ぶように収められ、各キャパシタセル12の上方にキャパシタコントローラ39が設けられる。   As shown in FIG. 2B, the module 11 is housed in a housing 14 so that the hard cases of the capacitor cells 12 are arranged in three rows, and a capacitor controller 39 is provided above the capacitor cells 12. It is done.

図2の(c)に示すキャパシタコントローラ39は、図5に示すように、各キャパシタセル12の各端子16を直列に接続するモジュール回路42と、各キャパシタセル12の各端子16を抵抗44及びスイッチング素子43を介して短絡するバイパス回路45とを備える。   As shown in FIG. 5, the capacitor controller 39 shown in FIG. 2C includes a module circuit 42 that connects each terminal 16 of each capacitor cell 12 in series, a resistor 44 and each terminal 16 of each capacitor cell 12. And a bypass circuit 45 that is short-circuited via the switching element 43.

キャパシタコントローラ39の回路構成について詳述すると、各キャパシタセル12(1〜n)にそれぞれバイパス回路45が並列に設けられる。バイパス回路45は、電流の制限抵抗44とスイッチング素子43とからなり、スイッチング素子43をON−OFFするOR回路46が備えられる。OR回路46は、コンパレータ47からの入力およびバイパス切り替え回路49からの入力に基づいて、これら入力の少なくともいずれか一方がハイレベルの信号(バイパス指令)になると、スイッチング素子43にON(バイパス作動)信号を出力する。スイッチング素子43は、OR回路46のON信号により、ベース電圧が印加されると、バイパス回路45を閉成する一方、OR回路46のOFF信号により、ベース電圧の印加が解除されると、バイパス回路45を開成する。   The circuit configuration of the capacitor controller 39 will be described in detail. Each capacitor cell 12 (1 to n) is provided with a bypass circuit 45 in parallel. The bypass circuit 45 includes a current limiting resistor 44 and a switching element 43, and includes an OR circuit 46 that turns the switching element 43 on and off. Based on the input from the comparator 47 and the input from the bypass switching circuit 49, the OR circuit 46 turns on the switching element 43 (bypass operation) when at least one of these inputs becomes a high level signal (bypass command). Output a signal. When the base voltage is applied by the ON signal of the OR circuit 46, the switching element 43 closes the bypass circuit 45. On the other hand, when the application of the base voltage is canceled by the OFF signal of the OR circuit 46, the switching element 43 45 is opened.

コンパレータ47は、モジュール11を最大電圧に初期化するためのバイパス指令を出力するものであり、各キャパシタセル12(1〜n)の端子電圧(セル電圧)をモジュール11の最大電圧に対応する基準電圧(発生器48に設定される)と比較し、各キャパシタセル12(1〜n)の端子電圧が基準電圧を超えると、OR回路46にバイパス指令を出力する。バイパス切り替え回路49は、各キャパシタセル12(1〜n)の分担電圧のばらつきを任意に補正(均等化)するためのバイパス指令を出力するものであり、バイパスの必要なキャパシタセル12のOR回路46にバイパス指令を出力する。   The comparator 47 outputs a bypass command for initializing the module 11 to the maximum voltage, and the terminal voltage (cell voltage) of each capacitor cell 12 (1 to n) is a reference corresponding to the maximum voltage of the module 11. When the terminal voltage of each capacitor cell 12 (1 to n) exceeds the reference voltage as compared with the voltage (set in the generator 48), a bypass command is output to the OR circuit 46. The bypass switching circuit 49 outputs a bypass command for arbitrarily correcting (equalizing) the variation in the shared voltage of each capacitor cell 12 (1 to n), and the OR circuit of the capacitor cell 12 that needs to be bypassed. A bypass command is output to 46.

キャパシタセル12(1〜n)について、これらの分担電圧(セル電圧)を順次に検出するのが電圧検出切り替え回路30であり、その検出信号は絶縁アンプ31で主回路系電源から絶縁され、AD変換器32を介してCPU33に入力される。CPU33は、信号線51を介して必要な各種情報をやり取りしつつ、RAM34に格納の制御データに使用しながら、ROM35に格納のプログラムに基づいて、後述のような制御を遂行するための処理(キャパシタセル12のバイパス判定など)を実行する。   The voltage detection switching circuit 30 sequentially detects these shared voltages (cell voltages) for the capacitor cells 12 (1 to n). The detection signal is isolated from the main circuit power supply by the isolation amplifier 31, and AD The data is input to the CPU 33 via the converter 32. The CPU 33 exchanges various necessary information via the signal line 51 and uses it for the control data stored in the RAM 34, while performing the following control based on the program stored in the ROM 35 ( The bypass determination of the capacitor cell 12 or the like is executed.

CPU33の判定に基づいて、バイパス切り替え回路49に対し、対象セル切り替え処理回路36から、バイパスの必要なキャパシタセル12が指定される。この処理回路36は、電圧検出切り替え回路30に対し、検出対象のキャパシタセルを指定する機能も備える。   Based on the determination of the CPU 33, the capacitor cell 12 that needs to be bypassed is designated from the target cell switching processing circuit 36 to the bypass switching circuit 49. The processing circuit 36 also has a function of specifying a detection target capacitor cell for the voltage detection switching circuit 30.

均等化制御手段として、キャパシタコントローラ39はシステムコントローラ50と連係して各キャパシタセル12の端子電圧を均等化するように各キャパシタセル12のバイパス回路45の断続(充電電流のバイパス)を制御するようになっている。   As an equalization control means, the capacitor controller 39 controls the on / off of the bypass circuit 45 (charge current bypass) of each capacitor cell 12 so as to equalize the terminal voltage of each capacitor cell 12 in cooperation with the system controller 50. It has become.

モジュール11の耐電圧は、各キャパシタセル12に設けられる絶縁材の特性等に応じて定まるが、モジュール11の最大出力電圧が所定の耐電圧以下に抑えられるように1つのモジュール11に収められるキャパシタセル12の個数が設定される。本実施の形態では、キャパシタセル12の個数を100個程度に設定することにより、モジュール11の最大出力電圧を200〜250V以下とし、耐電圧を確保する。   The withstand voltage of the module 11 is determined according to the characteristics of the insulating material provided in each capacitor cell 12, but the capacitor accommodated in one module 11 so that the maximum output voltage of the module 11 can be suppressed below a predetermined withstand voltage. The number of cells 12 is set. In the present embodiment, by setting the number of capacitor cells 12 to about 100, the maximum output voltage of the module 11 is set to 200 to 250 V or less to ensure a withstand voltage.

各モジュール11の筐体14は図示しない絶縁材を介してキャパシタシステム10の本体に設置され、電気安全性を確保する。   The casing 14 of each module 11 is installed in the main body of the capacitor system 10 via an insulating material (not shown), and ensures electrical safety.

各モジュール11から延びる図示しない接地線は抵抗を介してグランドに接続し、各接地線に抵抗等を介して短絡電流が流れるようなことが起こっても、各モジュール11間に電位差が発生し、高電圧短絡が起こらないようなっている。   A ground line (not shown) extending from each module 11 is connected to the ground via a resistor, and even if a short-circuit current flows to each ground wire via a resistor or the like, a potential difference is generated between the modules 11. A high voltage short circuit is prevented.

電力変換器9は、その充電モードにおいて風力発電機1から出力される交流電力を直流電力に変換してキャパシタシステム10に充電する一方、その放電モードにおいてキャパシタシステム10から出力される直流電力を交流電力に変換して系統電源2へ出力する。   The power converter 9 converts the AC power output from the wind power generator 1 in the charging mode into DC power and charges the capacitor system 10 while charging the DC power output from the capacitor system 10 in the discharging mode. It converts into electric power and outputs it to the system power supply 2.

図3に示すように、各キャパシタコントローラ39に設けられるキャパシタコントローラ39とシステムコントローラ50は信号線51を介して結ばれ、両者間で情報を送受信する。システムコントローラ50は信号線52を介して電力変換器9の作動を制御するコンバータコントローラ53と結ばれ、両者間で情報を送受信する。   As shown in FIG. 3, the capacitor controller 39 provided in each capacitor controller 39 and the system controller 50 are connected via a signal line 51 to transmit / receive information between them. The system controller 50 is connected to a converter controller 53 that controls the operation of the power converter 9 via a signal line 52, and transmits and receives information between them.

図15はシステムコントローラ50を含む電力貯蔵装置5の構成図である。入出力回路24に生じるキャパシタシステム10の総電圧は計測ボックス61によって計測され、入出力回路24を流れる総電流は直流電流センサ62によって計測され、これらのデータは計測ボックス61からシステムコントローラ50に送られる。システムコントローラ50は、入出力回路24を流れる総電流を示す信号、キャパシタセル12の温度を示す信号、システムコントローラ50の作動状態を示すステータス信号をそれぞれからコンバータコントローラ53に送る。   FIG. 15 is a configuration diagram of the power storage device 5 including the system controller 50. The total voltage of the capacitor system 10 generated in the input / output circuit 24 is measured by the measurement box 61, the total current flowing through the input / output circuit 24 is measured by the DC current sensor 62, and these data are sent from the measurement box 61 to the system controller 50. It is done. The system controller 50 sends a signal indicating the total current flowing through the input / output circuit 24, a signal indicating the temperature of the capacitor cell 12, and a status signal indicating the operating state of the system controller 50 to the converter controller 53.

キャパシタシステム10の総電圧を入出力回路24に接続する計測ボックス61によって計測し、システムコントローラ50はこの計測値に応じて電力変換器9の作動を制御することにより風力発電機1の出力変動を応答性良く抑制することができる。   The total voltage of the capacitor system 10 is measured by the measurement box 61 connected to the input / output circuit 24, and the system controller 50 controls the operation of the power converter 9 according to the measured value, thereby changing the output fluctuation of the wind power generator 1. It can be suppressed with good responsiveness.

また、各キャパシタセル12の端子電圧の検出値を加算してキャパシタシステム10の総電圧を算出し、この算出値と計測ボックス61によって計測される総電圧の計測値とを比較し、この比較値に基づいて計測ボックス61、キャパシタコントローラ39の異常を診断するようになっている。   Further, the detected value of the terminal voltage of each capacitor cell 12 is added to calculate the total voltage of the capacitor system 10, and the calculated value is compared with the measured value of the total voltage measured by the measuring box 61. Based on the above, abnormality of the measurement box 61 and the capacitor controller 39 is diagnosed.

システムコントローラ50には、総電圧表示器55、運転表示燈56、電源制御回路57等が設けられる。   The system controller 50 is provided with a total voltage indicator 55, an operation display lamp 56, a power supply control circuit 57, and the like.

コンバータコントローラ53は、コンバータコントローラ53の電源スイッチをON・OFFする電源投入信号、電力変換器9に対してキャパシタシステム10を断続する系統接続信号、コンバータコントローラ53の作動状態を示すPWMコンバータ状態信号をそれぞれ出力する。   The converter controller 53 receives a power-on signal for turning on / off the power switch of the converter controller 53, a system connection signal for intermittently connecting the capacitor system 10 to the power converter 9, and a PWM converter status signal indicating the operating state of the converter controller 53. Output each.

キャパシタシステム10は、後述する各キャパシタセル12の端子電圧を検出する制御バス信号、各キャパシタセル12の温度を検知する温度センサの信号、キャパシタセル12の漏電を検知する漏電センサの信号、電気遮断スイッチ27、28(図3参照)の断続を示すコンタクタセンス信号をそれぞれ出力する。   The capacitor system 10 includes a control bus signal for detecting a terminal voltage of each capacitor cell 12 to be described later, a signal for a temperature sensor for detecting the temperature of each capacitor cell 12, a signal for a leakage sensor for detecting leakage of the capacitor cell 12, and an electrical interruption. Contactor sense signals indicating the on / off of the switches 27 and 28 (see FIG. 3) are respectively output.

キャパシタシステム10は、各キャパシタセル12の端子電圧を制御する制御バス信号、電気遮断スイッチ27、28の断続を制御するコンタクタ駆動信号をそれぞれ出力する。   The capacitor system 10 outputs a control bus signal that controls the terminal voltage of each capacitor cell 12 and a contactor drive signal that controls the on / off of the electrical cutoff switches 27 and 28.

図16はキャパシタコントローラ39を含むモジュール11の構成図である。キャパシタコントローラ39は、各キャパシタセル12の端子電圧を入力するとともに、各キャパシタセル12、キャパシタコントローラ39の温度を検出する温度センサ65、キャパシタセル12の漏電を検知する漏電センサ66を備える。   FIG. 16 is a configuration diagram of the module 11 including the capacitor controller 39. The capacitor controller 39 includes a terminal sensor voltage of each capacitor cell 12, a temperature sensor 65 that detects the temperature of each capacitor cell 12, the capacitor controller 39, and a leakage sensor 66 that detects a leakage of the capacitor cell 12.

コンバータコントローラ53は、風力発電機1の出力変動が規定値以上になり、風力発電機1の出力が目標レベルを上回ると、電力変換器9が充電モードに切り替わり、送電経路3からその差分の電力をキャパシタシステム10へ供給する一方、風力発電機1の出力が目標レベルを下回ると、電力変換器9が放電モードに切り替わり、キャパシタシステム10からその差分の電力を送電経路3へ供給するようになっている。これにより、図1に経過時間に対して出力電力が変化する例の特性図を示すように、風力発電機1の出力変動に伴う電圧の短周期サイクルの変動を抑えられ、出力電圧を安定化させることができる。   When the output fluctuation of the wind power generator 1 exceeds the specified value and the output of the wind power generator 1 exceeds the target level, the converter controller 53 switches the power converter 9 to the charging mode, and the difference power from the power transmission path 3. When the output of the wind power generator 1 falls below the target level, the power converter 9 switches to the discharge mode, and the difference power is supplied from the capacitor system 10 to the power transmission path 3. ing. Thereby, as shown in the characteristic diagram of the example in which the output power changes with respect to the elapsed time in FIG. 1, the fluctuation of the short cycle of the voltage accompanying the output fluctuation of the wind power generator 1 can be suppressed, and the output voltage is stabilized. Can be made.

図3、4に示すように、キャパシタシステム10は所定数(例えば100個)の電気二重層キャパシタセル12が収められる複数(例えば12個)のモジュール11と、所定数(例えば4個)のモジュール11を直列に接続する所定数(例えば3本)のモージュル直列回路21と、各モージュル直列回路21を送電経路3に対して電力変換器7を介して並列に接続する入出力回路24とを備える。   As shown in FIGS. 3 and 4, the capacitor system 10 includes a plurality of (for example, twelve) modules 11 in which a predetermined number (for example, 100) of electric double layer capacitor cells 12 are accommodated, and a predetermined number (for example, four) of modules. A predetermined number (for example, three) of modular series circuits 21 that connect 11 in series, and an input / output circuit 24 that connects each modular series circuit 21 to the power transmission path 3 in parallel via the power converter 7. .

各モージュル直列回路21に介装されるモジュール11の個数はキャパシタシステム10に要求される最大電圧に応じて設定される。本実施の形態では、直列に介装されるモジュール11の個数を4個に設定することにより、キャパシタシステム10の最大電圧が500〜700Vの範囲に収められる。   The number of modules 11 interposed in each modular series circuit 21 is set according to the maximum voltage required for the capacitor system 10. In the present embodiment, the maximum voltage of the capacitor system 10 is set in the range of 500 to 700 V by setting the number of modules 11 interposed in series to four.

モージュル直列回路21の数はキャパシタシステム10に要求される定格出力、容量に応じて設定される。本実施の形態では、3本のモージュル直列回路21を並列に配設することにより、定格出力を100kW以上、容量を1kWh以上に確保する。   The number of modular series circuits 21 is set according to the rated output and capacity required for the capacitor system 10. In the present embodiment, by arranging three modular series circuits 21 in parallel, the rated output is secured at 100 kW or more and the capacity is secured at 1 kWh or more.

各モージュル直列回路21には各モジュール11の通電を遮断する電気遮断スイッチ27が各モジュール11毎にそれぞれ設けられる。システムコントローラ50は、キャパシタセル12の漏電検出時等の異常時を判定すると、各電気遮断スイッチ27を開成し、そのモジュール11の通電を遮断する制御を行い、異常箇所を小範囲に孤立させることによりキャパシタシステム10の二次故障を防止する。   Each modular series circuit 21 is provided with an electric cut-off switch 27 for cutting off the energization of each module 11 for each module 11. When the system controller 50 determines an abnormality such as when the leakage current of the capacitor cell 12 is detected, the system controller 50 opens each electrical cutoff switch 27 and performs control to cut off the energization of the module 11 to isolate the abnormal part in a small range. This prevents the secondary failure of the capacitor system 10.

本実施の形態では、キャパシタシステム10は各モージュル直列回路21を同列の各モジュール11の間で結ぶモージュル間接続回路22を備える。このモージュル間接続回路22を設けることにより、各モジュール11の電圧(充電率)バラツキが抑えられる。   In the present embodiment, the capacitor system 10 includes an inter-module connection circuit 22 that connects each module series circuit 21 between the modules 11 in the same row. By providing this inter-module connection circuit 22, variations in voltage (charge rate) of each module 11 can be suppressed.

本実施の形態では、各モージュル間接続回路22に電気遮断スイッチ28がそれぞれ介装される。システムコントローラ50は、キャパシタセル12の漏電検出時等の異常時を判定すると、各電気遮断スイッチ28を開成する制御を行い、キャパシタシステム10の二次故障を防止する。なお、図4に示すように、各モージュル間接続回路22に設けられる電気遮断スイッチ28を廃止することも可能である。   In the present embodiment, an electric cut-off switch 28 is interposed in each inter-module connection circuit 22. When the system controller 50 determines an abnormal time such as when a leakage of the capacitor cell 12 is detected, the system controller 50 performs control to open each electrical cutoff switch 28 to prevent a secondary failure of the capacitor system 10. In addition, as shown in FIG. 4, it is also possible to abolish the electric cutoff switch 28 provided in each inter-module connection circuit 22.

各電気遮断スイッチ27、28は図示しないスイッチボックスに収められ、各スイッチボックスはモジュール11の筐体14の外側に設置される。電気遮断スイッチ27を交換する際、筐体14に設けられるカバー等を外す必要がなく、スイッチボックスを開けられるようになっている。   Each electrical cutoff switch 27, 28 is housed in a switch box (not shown), and each switch box is installed outside the housing 14 of the module 11. When exchanging the electric cut-off switch 27, it is not necessary to remove a cover or the like provided on the housing 14, and the switch box can be opened.

また、各電気遮断スイッチ27、28と並列に図示しないヒューズが介装され、フェイルセーフが図られている。   Further, a fuse (not shown) is provided in parallel with each of the electric cut-off switches 27 and 28 to achieve fail-safe.

本実施の形態では、同列に並ぶ3つのモジュール11はモージュル間接続回路22を介して電圧差を発生しないため、システムコントローラ50は4列のモジュール11の電圧を目標電圧に近づける整列充電制御を行うようになっている。   In the present embodiment, since the three modules 11 arranged in the same row do not generate a voltage difference via the inter-module connection circuit 22, the system controller 50 performs aligned charge control to bring the voltages of the four rows of modules 11 closer to the target voltage. It is like that.

なお、各モージュル間接続回路22を廃止することも可能である。その場合、システムコントローラ50は全て(12個)のキャパシタセル12の電圧を目標電圧に近づける整列充電制御を行う必要がある。   Note that the inter-module connection circuit 22 can be eliminated. In that case, it is necessary for the system controller 50 to perform aligned charging control that brings the voltages of all (12) capacitor cells 12 close to the target voltage.

コンバータコントローラ53は、受信した各モジュール11の電圧、温度情報を基にして電力変換器9の出力制御(充放電制御)を協調して行う。さらに、漏電等の異常検知時はシステムコントローラ50がコンバータコントローラ53に出力停止要請信号を送り、キャパシタ電力貯蔵装置5の運転を停止させる。さらに、システムコントローラ50が漏電等の異常を検知した場合に、運転/停止状態に関わらず各モジュール11の各電気遮断スイッチ27、28に遮断信号を送り、すべてのモジュール11間の導通を遮断し、二次故障を防止する。   The converter controller 53 performs output control (charge / discharge control) of the power converter 9 in a coordinated manner based on the received voltage and temperature information of each module 11. Further, when an abnormality such as leakage is detected, the system controller 50 sends an output stop request signal to the converter controller 53 to stop the operation of the capacitor power storage device 5. Further, when the system controller 50 detects an abnormality such as an electric leakage, a cut-off signal is sent to each of the electric cut-off switches 27 and 28 of each module 11 regardless of the operation / stop state, and the conduction between all the modules 11 is cut off. Prevent secondary failures.

図6はシステムコントローラ50で実行されるこの制御状態遷移図である。これに示すように、ステップ1の初期状態からキャパシタ電力貯蔵装置5の電源スイッチがONになる電源投入時に入出力回路24のシステム電圧が所定値(530V)未満となる起動制御時を判定するステップ(起動制御手段)2と、この起動制御時に入出力回路24のシステム電圧を所定値(530V)以上になるまで初期充電を行うステップ(初期充電制御手段)7と、初期充電を終了した後に続いて各モキャパシタセル12の電圧を均等化するようにバイパス回路45の断続を制御するステップ(整列充電制御手段)8を備え、この整列充電が行われた後にステップ(通常制御手段)3に進んで風力発電機1の出力変動に伴う電圧の短周期サイクルの変動を抑える通常制御が行われる。   FIG. 6 is a control state transition diagram executed by the system controller 50. As shown in this figure, the step of determining the start-up control time when the system voltage of the input / output circuit 24 becomes less than a predetermined value (530 V) at the time of power-on when the power switch of the capacitor power storage device 5 is turned on from the initial state of Step 1 (Startup control means) 2, step (initial charge control means) 7 for performing initial charging until the system voltage of the input / output circuit 24 becomes equal to or higher than a predetermined value (530 V) during the start-up control, and after the completion of the initial charge The step (alignment charge control means) 8 for controlling the on / off of the bypass circuit 45 so as to equalize the voltage of each capacitor cell 12 is provided, and after this alignment charge is performed, the process proceeds to step (normal control means) 3 Thus, the normal control is performed to suppress the short cycle cycle of the voltage due to the output fluctuation of the wind power generator 1.

キャパシタ電力貯蔵装置5の電源スイッチがOFFになった場合やコンバータコントローラ53からの停止指令時は、ステップ4に進んで後述するシャットダウン制御が行われ、初期状態に戻る。   When the power switch of the capacitor power storage device 5 is turned off or when a stop command is issued from the converter controller 53, the routine proceeds to step 4 where shutdown control described later is performed and the initial state is restored.

後述する重故障が発生した場合、ステップ5にてこれを判定し、ステップ4に進んでシャットダウン制御が行われる。   When a serious failure described later occurs, this is determined in step 5, and the process proceeds to step 4 where shutdown control is performed.

後述する軽故障が発生した場合、ステップ6にてこれを判定して所定時間が経過した場合にステップ5にて重故障と判定し、ステップ4に進んでシャットダウン制御が行われる。   If a minor failure described later occurs, this is determined in step 6 and if a predetermined time has elapsed, it is determined in step 5 that it is a serious failure, and the process proceeds to step 4 where shutdown control is performed.

次に、システムコントローラ50で実行される起動制御のルーチンを図7のフローチャートにしたがって説明する。   Next, a startup control routine executed by the system controller 50 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まずステップ11にて各モジュール11間の電圧を確認する。   First, in step 11, the voltage between the modules 11 is confirmed.

続くステップ12にて重故障の有無を判定する。   In subsequent step 12, it is determined whether or not there is a serious failure.

ここで重故障が有ると判定された場合、ステップ13に進んで後述する異常制御のルーチンへ移行する。   If it is determined that there is a serious failure, the routine proceeds to step 13 and shifts to an abnormal control routine described later.

一方、重故障が無いと判定された場合、ステップ14に進んで各電気遮断スイッチ27、28を閉成し、続くステップ15にて起動完了ステータスを出力する。このとき、その電圧が所定値以上のモジュール11は各電気遮断スイッチ27、28を開成する。   On the other hand, if it is determined that there is no serious failure, the process proceeds to step 14 to close each of the electrical cutoff switches 27 and 28, and in the subsequent step 15, the start completion status is output. At this time, the module 11 whose voltage is equal to or higher than a predetermined value opens the electrical cutoff switches 27 and 28.

続くステップ16にてコンバータコントローラ53からの応答が有るか否かを判定する。コンバータコントローラ53からの応答が有る場合に本ルーチンを終了する。   In subsequent step 16, it is determined whether or not there is a response from the converter controller 53. When there is a response from the converter controller 53, this routine is terminated.

次に、システムコントローラ50で実行される整列充電制御のルーチンを図8のフローチャートにしたがって説明する。   Next, an alignment charge control routine executed by the system controller 50 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まずステップ21にて目標電圧と各モジュール11の最低セル電圧の差が第一設定値以上か否かを判定する。この差が第一設定値より小さい場合は本ルーチンを終了する。   First, in step 21, it is determined whether or not the difference between the target voltage and the minimum cell voltage of each module 11 is greater than or equal to the first set value. If this difference is smaller than the first set value, this routine is terminated.

一方、この差が第一設定値以上と判定された場合は、ステップ22に進んで整列充電フラッグをセットし、続くステップ23にてコンバータコントローラ53に整列充電ステータスを出力し、整列充電制御が行われる。   On the other hand, if it is determined that the difference is greater than or equal to the first set value, the process proceeds to step 22 where the aligned charge flag is set, and in step 23, the aligned charge status is output to the converter controller 53 to perform aligned charge control. Is called.

続くステップ24にて目標電圧と各モジュール11の最低セル電圧の差が第二設定値以下か否かを判定する。この差が第二設定値より大きいと判定された場合は整列充電フラッグがセットされていることを確認してステップ24に戻り、整列充電制御が続けられる。   In subsequent step 24, it is determined whether or not the difference between the target voltage and the minimum cell voltage of each module 11 is equal to or smaller than the second set value. If it is determined that this difference is larger than the second set value, it is confirmed that the aligned charging flag is set, and the routine returns to step 24, where the aligned charging control is continued.

一方、この差が第二設定値以下と判定された場合は、ステップ25に進んで整列充電フラッグをクリアし、続くステップ26にてコンバータコントローラ53に整列充電ステータスを出力することを停止し、本ルーチンを終了する。   On the other hand, if it is determined that the difference is equal to or smaller than the second set value, the process proceeds to step 25 to clear the aligned charging flag, and in step 26, the output of the aligned charging status to the converter controller 53 is stopped. End the routine.

次に、システムコントローラ50で実行される安定化処理の制御ルーチンを図9のフローチャートにしたがって説明する。   Next, a control routine for stabilization processing executed by the system controller 50 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まずステップ81にて安定化処理の制御開始時を判定し、ステップ82に進んで風力発電機1の出力変動△Pが規定値以上であることを判定し、ステップ83に進んで安定化要求が充電かどうか(つまり、風力発電機1の出力Pが目標レベル以上かどうか)を判定する。   First, at the step 81, the control start time of the stabilization process is determined, the process proceeds to a step 82, it is determined that the output fluctuation ΔP of the wind power generator 1 is not less than a specified value, and the process proceeds to a step 83 where a stabilization request is made. It is determined whether charging is performed (that is, whether the output P of the wind power generator 1 is equal to or higher than a target level).

ステップ83の判定がyesのときは、ステップ84、85へ進み、必要な充電量(風力発電機1の出力Pが目標レベルを上回る差分の電力)を求め、電力変換器9を充電モードに切り換え、必要な電力を送電経路3からキャパシタシステム10へ供給する。   When the determination in step 83 is yes, the process proceeds to steps 84 and 85, the required charge amount (difference electric power where the output P of the wind power generator 1 exceeds the target level) is obtained, and the power converter 9 is switched to the charge mode. The necessary power is supplied from the power transmission path 3 to the capacitor system 10.

一方、ステップ83の判定がnoのときは、ステップ86、87へ進み、必要な放電量(風力発電機1の出力Pが目標レベルを下回る差分の電力)を求め、電力変換器9を放電モードに切り換え、必要な電力をキャパシタシステム10から送電経路3へ供給する。   On the other hand, when the determination in step 83 is no, the process proceeds to steps 86 and 87, the required discharge amount (difference electric power where the output P of the wind power generator 1 falls below the target level) is obtained, and the power converter 9 is set in the discharge mode. The necessary power is supplied from the capacitor system 10 to the power transmission path 3.

続くステップ88にて、風力発電機1の出力変動△Pが規定値以下であることが判定されると、本ルーチンを終了し、通常制御に移行する。   In subsequent step 88, when it is determined that the output fluctuation ΔP of the wind power generator 1 is equal to or less than the specified value, this routine is terminated, and the normal control is started.

次に、システムコントローラ50で実行される均等化制御のルーチンを図10のフローチャートにしたがって説明する。   Next, the equalization control routine executed by the system controller 50 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まずステップ31にて目標電圧と各キャパシタセル12のセル最小電圧の差が第一設定値以上か否かを判定する。この差が第一設定値より小さい場合は本ルーチンを終了する。   First, in step 31, it is determined whether or not the difference between the target voltage and the cell minimum voltage of each capacitor cell 12 is equal to or greater than a first set value. If this difference is smaller than the first set value, this routine is terminated.

一方、この差が第一設定値以上と判定された場合は、ステップ32に進んで均等化処理フラッグをセットする。   On the other hand, if it is determined that this difference is greater than or equal to the first set value, the process proceeds to step 32 to set the equalization processing flag.

続くステップ33にて充電状態であるか否かを判定し、充電状態では均等化制御を行い、充電状態でない場合は均等化制御を停止する。   In the following step 33, it is determined whether or not the battery is in the charged state. Equalization control is performed in the charged state, and the equalization control is stopped if not in the charged state.

続くステップ36にて目標電圧と各キャパシタセル12のセル最小電圧の差が第二設定値以下か否かを判定する。この差が第二設定値より大きいと判定された場合は均等化処理フラッグがセットされていることを確認してステップ37を経てステップ33に戻り、均等化制御が続けられる。   In subsequent step 36, it is determined whether or not the difference between the target voltage and the cell minimum voltage of each capacitor cell 12 is equal to or smaller than the second set value. If it is determined that this difference is greater than the second set value, it is confirmed that the equalization flag has been set, the process returns to step 33 via step 37, and equalization control is continued.

一方、この差が第二設定値以下と判定されるか、ステップ37にて規定時間が経過したことが判定された場合は、ステップ38に進んで均等化フラッグをクリアし、本ルーチンを終了し、通常制御に移行する。   On the other hand, if it is determined that this difference is equal to or smaller than the second set value or that it is determined in step 37 that the specified time has elapsed, the process proceeds to step 38 to clear the equalization flag, and this routine is terminated. Transition to normal control.

次に、システムコントローラ50で実行される異常検出制御のルーチンを図11のフローチャートにしたがって説明する。   Next, an abnormality detection control routine executed by the system controller 50 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まずステップ41にて リレー式の各電気遮断スイッチ27、28のコンタクタ接点信号が正常か否かを判定する。   First, at step 41, it is determined whether or not the contactor contact signals of the relay type electric cutoff switches 27 and 28 are normal.

ここで各電気遮断スイッチ27、28のいずれかに異常があると判定された場合、ステップ46に進んで重故障の判定フラグを出力し、後述する異常制御のルーチンに移行する。   If it is determined that there is an abnormality in each of the electrical cut-off switches 27 and 28, the process proceeds to step 46, a serious failure determination flag is output, and the process proceeds to an abnormality control routine described later.

一方、各電気遮断スイッチ27、28の全てが正常であると判定された場合、続くステップ42に進んで漏電(EL)センサの信号を基にして各モジュール11に漏電が生じているか否かを判定する。   On the other hand, if it is determined that all of the electrical cut-off switches 27 and 28 are normal, the process proceeds to the next step 42 to check whether or not a leakage has occurred in each module 11 based on the signal of the leakage (EL) sensor. judge.

ここで各モジュール11のいずれに漏電が生じていると判定された場合、ステップ46に進んで重故障の判定フラグを出力し、異常制御のルーチンに移行する。   If it is determined that any of the modules 11 is leaking, the process proceeds to step 46 to output a serious failure determination flag, and the routine proceeds to an abnormal control routine.

一方、全てのモジュール11に漏電が生じていないと判定された場合、続くステップ43に進んでコンバータコントローラ53からの応答が正常か否かを判定する。   On the other hand, if it is determined that no leakage has occurred in all the modules 11, the process proceeds to the next step 43 to determine whether or not the response from the converter controller 53 is normal.

ここでコンバータコントローラ53からの応答に異常が有ると判定された場合、ステップ46に進んで重故障の判定フラグを出力し、異常制御のルーチンに移行する。   If it is determined that there is an abnormality in the response from the converter controller 53, the process proceeds to step 46, a serious failure determination flag is output, and the routine proceeds to an abnormality control routine.

一方、コンバータコントローラ53からの応答が正常であると判定された場合、続くステップ44に進んで各モジュール11におけるキャパシタセル12の温度が所定値以下となる正常か否かを判定する。   On the other hand, when it is determined that the response from the converter controller 53 is normal, the process proceeds to the next step 44 to determine whether or not the temperature of the capacitor cell 12 in each module 11 is normal or lower.

ここでキャパシタセル12の温度が所定値より高い異常が有ると判定された場合、ステップ45に進んで軽故障の判定フラグを出力し、異常制御のルーチンに移行する。   If it is determined that there is an abnormality in which the temperature of the capacitor cell 12 is higher than the predetermined value, the process proceeds to step 45, a light failure determination flag is output, and the routine proceeds to an abnormality control routine.

一方、キャパシタセル12の温度が所定値より低い正常状態であると判定された場合、すなわちステップ41から44の全てにおいて異常が無かった場合、本ルーチンを終了する。   On the other hand, when it is determined that the temperature of the capacitor cell 12 is in a normal state lower than the predetermined value, that is, when there is no abnormality in all of steps 41 to 44, this routine is terminated.

次に、システムコントローラ50で実行される軽故障時の制御ルーチンを図12のフローチャートにしたがって説明する。   Next, a control routine for a minor failure executed by the system controller 50 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まずステップ51にてコンバータコントローラ53に出力を制限する要求を指令する。こうして、各キャパシタセル12の充放電が抑えられることにより、各キャパシタセル12の温度低下が促される。   First, in step 51, the converter controller 53 is commanded to limit the output. In this way, charging / discharging of each capacitor cell 12 is suppressed, and a temperature decrease of each capacitor cell 12 is promoted.

続くステップ52に進んで、規定時間が経過する間にて軽故障の判定が継続すれば、重故障時の制御ルーチンに移行する。   Proceeding to step 52, if the determination of a minor failure continues while the specified time elapses, the routine proceeds to a control routine for a major failure.

次に、システムコントローラ50で実行される重故障時の制御ルーチンを図13のフローチャートにしたがって説明する。   Next, a control routine at the time of a serious failure executed by the system controller 50 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まずステップ61にてコンバータコントローラ53に運転停止要求を指令する。   First, in step 61, an operation stop request is commanded to the converter controller 53.

続くステップ62にてコンバータコントローラ53からの応答が有るか否かを判定する。   In the following step 62, it is determined whether or not there is a response from the converter controller 53.

ここでコンバータコントローラ53からの応答が有る場合、ステップ63に進んでシャットダウン制御のルーチンに移行する。   If there is a response from the converter controller 53, the process proceeds to step 63 to shift to a shutdown control routine.

一方、コンバータコントローラ53からの応答が無い場合、ステップ64に進んで規定時間が経過する間にコンバータコントローラ53からの応答が無ければシャットダウン制御のルーチンに移行する。   On the other hand, if there is no response from the converter controller 53, the routine proceeds to step 64, and if there is no response from the converter controller 53 while the specified time has elapsed, the routine proceeds to a shutdown control routine.

次に、システムコントローラ50で実行されるシャットダウンの制御ルーチンを図14のフローチャートにしたがって説明する。   Next, a shutdown control routine executed by the system controller 50 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まずステップ71にて全ての電気遮断スイッチ27、28を開成する。これにより、各モジュール11が遮断され、二次故障を防止する。   First, in step 71, all the electric cutoff switches 27 and 28 are opened. Thereby, each module 11 is interrupted | blocked and a secondary failure is prevented.

続くステップ72にて故障コード等のパラメータを保存する。続くステップ73にてこのパラメータを保存することが終了したと判定された場合、ステップ74に進んでキャパシタ電力貯蔵装置5の電源スイッチをOFFにし、本ルーチンを終了する。   In subsequent step 72, parameters such as a fault code are stored. If it is determined in step 73 that the storage of the parameter has been completed, the routine proceeds to step 74 where the power switch of the capacitor power storage device 5 is turned OFF, and this routine is terminated.

以上のように、キャパシタシステム10は、所定数(例えば100個)の電気二重層キャパシタセル12が収められる複数(例えば12個)のモジュール11と、所定数(例えば4個)のモジュール11を直列に接続する所定数(例えば3個)のモージュル直列回路21と、各モージュル直列回路21を送電経路3に対して電力変換器7を介して並列に接続する入出力回路24と、各モージュル直列回路21を各モジュール11間で断続する電気遮断スイッチ27とを備える。   As described above, the capacitor system 10 includes a plurality of (for example, twelve) modules 11 in which a predetermined number (for example, 100) of electric double layer capacitor cells 12 are accommodated and a predetermined number (for example, four) of modules 11 in series. A predetermined number (for example, three) of modular series circuits 21 connected to the I / O circuit 24, an input / output circuit 24 that connects each modular series circuit 21 in parallel to the power transmission path 3 via the power converter 7, and each modular series circuit. And an electric cut-off switch 27 for intermittently connecting 21 between the modules 11.

各モージュル直列回路21に介装されるモジュール11の個数を変更することにより、キャパシタシステム10の最大電圧を任意に設定することができる。   By changing the number of modules 11 interposed in each modular series circuit 21, the maximum voltage of the capacitor system 10 can be arbitrarily set.

並列に配設されるモージュル直列回路21の数を変更することにより、キャパシタシステム10の定格出力、容量を任意に設定することができる。   By changing the number of modular series circuits 21 arranged in parallel, the rated output and capacity of the capacitor system 10 can be arbitrarily set.

例えば各キャパシタセル12の漏電時等に各電気遮断スイッチ27が開成することにより、モージュル直列回路21に介装された各モジュール11間の接続が互いに遮断され、キャパシタシステム10の二次故障を防止することができる。   For example, by opening each electric cut-off switch 27 when each capacitor cell 12 is leaked, the connections between the modules 11 interposed in the modular series circuit 21 are cut off from each other, preventing secondary failure of the capacitor system 10. can do.

そして、例えば各キャパシタセル12の漏電時等に各電気遮断スイッチ28が開成することにより、モージュル間接続回路22に介装された各モジュール11間の接続が互いに遮断され、キャパシタシステム10の二次故障を防止することができる。   For example, when each capacitor cell 12 is leaked, each electrical cutoff switch 28 is opened, so that the connections between the modules 11 interposed in the inter-module connection circuit 22 are cut off from each other. Failure can be prevented.

均等化制御手段として、各キャパシタセル12のバイパス回路45の断続(充電電流のバイパス)を制御することにより、外部の充電設備を使用することなく、各キャパシタセル12の端子電圧を均等化することができる。   As an equalization control means, the terminal voltage of each capacitor cell 12 is equalized without using an external charging facility by controlling the on / off of the bypass circuit 45 of each capacitor cell 12 (bypass of charging current). Can do.

キャパシタ電力貯蔵装置5は、その電源投入時に入出力回路24のシステム電圧が所定値(530V)未満となる起動制御時を判定し、この起動制御時に入出力回路24のシステム電圧を所定値(530V)以上になるまで初期充電を行い、初期充電を終了した後に続いて各キャパシタセル12の電圧を均等化するようにバイパス回路45の断続を制御する整列充電制御を行う。   The capacitor power storage device 5 determines the start control time when the system voltage of the input / output circuit 24 becomes less than a predetermined value (530V) when the power is turned on, and sets the system voltage of the input / output circuit 24 to a predetermined value (530V) at the start control. ) Initial charging is performed until the above is reached, and after completion of the initial charging, aligned charging control for controlling the on / off of the bypass circuit 45 is performed so as to equalize the voltages of the capacitor cells 12.

図17の(a),(b)は、初期充電制御と整列充電が行われるときにシステム電圧、各モジュール11の電圧が変化する例をそれぞれ示す。図17の(a)に示すように、キャパシタ電力貯蔵装置5の作動停止時に各キャパシタセル12の放電により各キャパシタセル12の電圧にバラツキが生じた場合、図17の(b)に示すように、システム電圧を所定値(530V)以上になるまで初期充電制御が行われても各キャパシタセル12の電圧のバラツキは解消されないが、整列充電が行われることにより各モジュール11の電圧が所定値(0.2V)以内に収められる。   FIGS. 17A and 17B show examples in which the system voltage and the voltage of each module 11 change when initial charging control and aligned charging are performed. As shown in FIG. 17 (a), when the capacitor power storage device 5 stops operating and the capacitor cells 12 are discharged due to the discharge of the capacitor cells 12, the voltage of the capacitor cells 12 varies as shown in FIG. 17 (b). Even if the initial charge control is performed until the system voltage becomes equal to or higher than the predetermined value (530 V), the variation in the voltage of each capacitor cell 12 is not eliminated, but the voltage of each module 11 is set to the predetermined value (by the aligned charging). 0.2V).

こうして、キャパシタ電力貯蔵装置5の電源投入時に自動的に初期充電と整列充電が行われることにより、通常制御時に各キャパシタセル12の電圧バラツキに起因した各キャパシタセル12の劣化を抑制し、長期間に渡って性能を維持することができる。   Thus, initial charging and alignment charging are automatically performed when the power of the capacitor power storage device 5 is turned on, thereby suppressing deterioration of each capacitor cell 12 due to voltage variation of each capacitor cell 12 during normal control, and for a long time. Performance can be maintained over the

また、電源投入時にシステム電圧が所定値(530V)以上と判定された場合は初期充電と整列充電制御は行れないが、必要に応じて整列充電制御のみを行っても良い。   In addition, when it is determined that the system voltage is equal to or higher than a predetermined value (530 V) when the power is turned on, the initial charging and the aligned charging control cannot be performed, but only the aligned charging control may be performed as necessary.

なお、通常制御中でもメンテナンス等の必要に応じて初期充電と整列充電を行うこともできる。   Even during normal control, initial charging and alignment charging can be performed as necessary for maintenance or the like.

本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

本発明の電力貯蔵装置は、風力発電設備や太陽発電設備に限らず、例えばハイブリッド電車用蓄電装置、ハイブリッド産業車両用蓄電装置、他の非常用電源装置等にも利用できる。   The power storage device of the present invention is not limited to wind power generation facilities and solar power generation facilities, and can be used for, for example, power storage devices for hybrid trains, power storage devices for hybrid industrial vehicles, other emergency power supply devices, and the like.

本発明の実施形態を示す風力発電設備の構成図。The block diagram of the wind power generation equipment which shows embodiment of this invention. 同じくキャパシタシステムの構成図。The block diagram of a capacitor system similarly. 同じく電力貯蔵装置の構成図。The block diagram of an electric power storage apparatus similarly. 同じく電力貯蔵装置の構成図。The block diagram of an electric power storage apparatus similarly. 同じくキャパシタ制御基板の回路図。The circuit diagram of a capacitor control board similarly. 同じく制御状態遷移図。Similarly, a control state transition diagram. 同じく起動制御のルーチンを示すフローチャート。The flowchart which similarly shows the routine of starting control. 同じく整列充電制御のルーチンを示すフローチャート。The flowchart which similarly shows the routine of aligned charge control. 同じく安定化処理の制御ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which similarly shows the control routine of a stabilization process. 同じく均等化制御のルーチンを示すフローチャート。The flowchart which similarly shows the routine of equalization control. 同じく異常検出制御のルーチンを示すフローチャート。The flowchart which similarly shows the routine of abnormality detection control. 同じく軽故障時の制御ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which similarly shows the control routine at the time of a minor failure. 同じく重故障時の制御ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which similarly shows the control routine at the time of a serious failure. 同じくシャットダウンの制御ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which similarly shows the control routine of shutdown. 同じく電力貯蔵装置の構成図。The block diagram of an electric power storage apparatus similarly. 同じくキャパシタコントローラの構成図。The block diagram of a capacitor controller similarly. 同じく初期充電制御と整列充電が行われるときの様子を示す線図。The diagram which shows a mode when initial charge control and alignment charge are performed similarly.

符号の説明Explanation of symbols

1 風力発電機
2 系統電源
3 送電経路
5 電力貯蔵装置
9 電力変換器
10 キャパシタシステム
11 モジュール
12 キャパシタセル
21 モージュル直列回路
22 モージュル間接続回路
24 入出力回路
27 電気遮断スイッチ
28 電気遮断スイッチ
39 キャパシタコントローラ
40 モジュール回路
45 バイパス回路
50 システムコントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wind power generator 2 System power supply 3 Power transmission path 5 Power storage device 9 Power converter 10 Capacitor system 11 Module 12 Capacitor cell 21 Modular series circuit 22 Inter-module connection circuit 24 Input / output circuit 27 Electrical cutoff switch 28 Electrical cutoff switch 39 Capacitor controller 40 Module circuit 45 Bypass circuit 50 System controller

Claims (6)

送電経路に接続され充放電を行う電力貯蔵装置において、
複数の電気二重層キャパシタセルが収められる複数のモジュールと、
この各モジュールを直列に接続する複数のモージュル直列回路と、
この各モージュル直列回路を前記送電経路に対して電力変換器を介して並列に接続する入出力回路とを備えたことを特徴とする電力貯蔵装置。
In a power storage device that is connected to a power transmission path and performs charging and discharging,
A plurality of modules containing a plurality of electric double layer capacitor cells;
A plurality of modular series circuits that connect the modules in series;
An electric power storage device comprising: an input / output circuit that connects each of the modular series circuits in parallel to the power transmission path via a power converter.
前記各モージュル直列回路を前記各モジュール間で断続する電気遮断スイッチを備え、
この各電気遮断スイッチを少なくとも前記電気二重層キャパシタセルの漏電が検出される異常検出時に開成することを特徴とする請求項1に記載の電力貯蔵装置。
An electric cut-off switch for intermittently connecting each module series circuit between the modules;
2. The power storage device according to claim 1, wherein each of the electrical cutoff switches is opened at least when an abnormality is detected in which leakage of the electric double layer capacitor cell is detected.
前記各モージュル直列回路を同列に並ぶ前記各モジュールの間で結ぶモージュル間接続回路を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の電力貯蔵装置。   The power storage device according to claim 1 or 2, further comprising an inter-module connection circuit that connects the modules in series. 前記各モージュル間接続回路を前記各モジュール間で断続する電気遮断スイッチを備え、
この各電気遮断スイッチを少なくとも前記電気二重層キャパシタセルの漏電が検出される異常検出時に開成することを特徴とする請求項3に記載の電力貯蔵装置。
An electrical cut-off switch for intermittently connecting the modules between the modules;
4. The power storage device according to claim 3, wherein each of the electric cutoff switches is opened at least when an abnormality is detected in which leakage of the electric double layer capacitor cell is detected.
前記モジュールは前記各電気二重層キャパシタセルの各端子を直列に接続するモジュール回路と、
前記各電気二重層キャパシタセルの各端子を短絡するバイパス回路と、
前記各電気二重層キャパシタセルの端子電圧を均等化するようにこのバイパス回路の断続を制御する均等化制御手段とを備えたことを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の電力貯蔵装置。
The module is a module circuit that connects each terminal of each electric double layer capacitor cell in series;
A bypass circuit for short-circuiting each terminal of each electric double layer capacitor cell;
The equalization control means which controls the interruption of this bypass circuit so that the terminal voltage of each said electric double layer capacitor cell may be equalized is provided, The any one of Claim 1 to 4 characterized by the above-mentioned. Power storage device.
前記電力貯蔵装置の電源が投入される起動制御時を判定する起動制御手段と、
この起動制御時に前記入出力回路のシステム電圧を所定値以上になるまで初期充電を行う初期充電制御手段と、
この初期充電を終了した後に続いて前記各各電気二重層キャパシタセルの電圧を均等化するように前記バイパス回路の断続を制御する整列充電制御手段を備えたことを特徴とする請求項5に記載の電力貯蔵装置。
Start control means for determining the start control time when the power of the power storage device is turned on;
Initial charge control means for performing initial charge until the system voltage of the input / output circuit becomes a predetermined value or higher during the start-up control;
6. The apparatus according to claim 5, further comprising aligned charge control means for controlling on / off of the bypass circuit so as to equalize the voltages of the respective electric double layer capacitor cells after the completion of the initial charging. Power storage device.
JP2005305535A 2005-09-29 2005-10-20 Power storage device Expired - Fee Related JP4758196B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005305535A JP4758196B2 (en) 2005-09-29 2005-10-20 Power storage device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005285318 2005-09-29
JP2005285318 2005-09-29
JP2005305535A JP4758196B2 (en) 2005-09-29 2005-10-20 Power storage device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007124719A true JP2007124719A (en) 2007-05-17
JP4758196B2 JP4758196B2 (en) 2011-08-24

Family

ID=38147953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005305535A Expired - Fee Related JP4758196B2 (en) 2005-09-29 2005-10-20 Power storage device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4758196B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009011034A (en) * 2007-06-27 2009-01-15 Sanyo Electric Co Ltd Battery system
JP2009070794A (en) * 2007-09-13 2009-04-02 Kazumasa Sakakibara Battery pack, electric equipment, and power cord adapter
JP2012034572A (en) * 2007-12-25 2012-02-16 Hitachi Ltd Power storage device control system and railway vehicle using the same
CN104470132A (en) * 2014-12-05 2015-03-25 黎祥英 Self-powered LED colorful-lamp control system
CN104539023A (en) * 2015-01-19 2015-04-22 东北电力大学 Wind power generation and power supply system based on grid power complementation

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09322401A (en) * 1996-05-29 1997-12-12 Honda Motor Co Ltd Capacitor device
JP2001037089A (en) * 1999-07-26 2001-02-09 Shizuki Electric Co Inc Capacitor charging apparatus
JP2001128379A (en) * 1999-10-25 2001-05-11 Casio Comput Co Ltd Charger and charging method
JP2002281608A (en) * 2001-03-23 2002-09-27 Nissan Diesel Motor Co Ltd Capacitor storage device for use in vehicle
JP2004180469A (en) * 2002-11-29 2004-06-24 Toshiba Eng Co Ltd Generator
JP2005199739A (en) * 2004-01-13 2005-07-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Voltage-dependent on-vehicle equipment and automobile mounted with the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09322401A (en) * 1996-05-29 1997-12-12 Honda Motor Co Ltd Capacitor device
JP2001037089A (en) * 1999-07-26 2001-02-09 Shizuki Electric Co Inc Capacitor charging apparatus
JP2001128379A (en) * 1999-10-25 2001-05-11 Casio Comput Co Ltd Charger and charging method
JP2002281608A (en) * 2001-03-23 2002-09-27 Nissan Diesel Motor Co Ltd Capacitor storage device for use in vehicle
JP2004180469A (en) * 2002-11-29 2004-06-24 Toshiba Eng Co Ltd Generator
JP2005199739A (en) * 2004-01-13 2005-07-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Voltage-dependent on-vehicle equipment and automobile mounted with the same

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009011034A (en) * 2007-06-27 2009-01-15 Sanyo Electric Co Ltd Battery system
JP2009070794A (en) * 2007-09-13 2009-04-02 Kazumasa Sakakibara Battery pack, electric equipment, and power cord adapter
JP2011004599A (en) * 2007-09-13 2011-01-06 Kazumasa Sakakibara Battery pack
JP4621301B2 (en) * 2007-09-13 2011-01-26 和征 榊原 Battery pack
JP4674246B2 (en) * 2007-09-13 2011-04-20 和征 榊原 Battery pack, electrical equipment and power cord adapter
JP2011103766A (en) * 2007-09-13 2011-05-26 Kazumasa Sakakibara Battery pack
JP2012034572A (en) * 2007-12-25 2012-02-16 Hitachi Ltd Power storage device control system and railway vehicle using the same
CN104470132A (en) * 2014-12-05 2015-03-25 黎祥英 Self-powered LED colorful-lamp control system
CN104539023A (en) * 2015-01-19 2015-04-22 东北电力大学 Wind power generation and power supply system based on grid power complementation

Also Published As

Publication number Publication date
JP4758196B2 (en) 2011-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9112247B2 (en) Battery system
JP6729700B2 (en) Vehicle system
JP5517398B2 (en) Power storage system
JP3364836B2 (en) Voltage equalizer device and method thereof
JP5587421B2 (en) Power system
US8614871B2 (en) Battery system
US10017138B2 (en) Power supply management system and power supply management method
JP2014086296A (en) Power storage system
US20170125995A1 (en) Electricity storage system
JP6141442B2 (en) Safety concept for incorporating a battery into an inverter
JP2008043009A (en) Battery pack and control method
JP2001309563A (en) Building power supply system and battery device
JP2005056654A (en) Battery pack module management device, and battery pack module provided with management device
JP4905419B2 (en) Battery monitoring device
RU2750612C1 (en) Actuator with an integrated battery
JP4758196B2 (en) Power storage device
JP2010130738A (en) Secondary battery pack
JP2005253273A (en) Dc power supply system
WO2017191818A1 (en) Power supply device
US20190280494A1 (en) Method and system for managing electrochemical batteries of a power supply facility in case of battery failure
WO2015040655A1 (en) Switching device and storage battery system
KR20220038597A (en) Actuation mechanism with integrated battery
JP2009044923A (en) Power supply system
JP2014079121A (en) Power storage system
US11277007B2 (en) Power conversion device, power system and method of suppressing reactive power in power system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080307

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100202

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100402

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20101012

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110107

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20110113

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110308

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110509

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110531

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110602

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140610

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees