JP2008226673A - リチウムイオン二次電池を用いた系統連系蓄電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】商用電源系の停電時でも、蓄電池管理装置による蓄電池の管理を継続でき、商用電源系の復旧に時間を要しても、蓄電池が過放電状態に陥らず、商用電源系が復旧すれば蓄電池管理装置もすぐに管理を開始できるリチウムイオン二次電池を用いた系統連系蓄電池システムの提供。
【解決手段】蓄電池管理装置の電源を商用電源より取得するか蓄電池より取得するかを切換えるＲＹ１−１と、蓄電池管理装置の電源を通電時には商用電源より取得させ停電時には蓄電池より取得させるＲＹ１と、停電時に蓄電池から蓄電池管理装置への給電を行うか停止かを切換えるＲＹ２−１と、蓄電池から蓄電池管理装置への給電を、蓄電池電圧値が設定過放電電圧値に達してないとき行い、達したとき停止させるＲＹ２と半導体スイッチＳＣ１が備えられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池を用いた系統連系蓄電池システム、特に、蓄電池管理装置の電源確保の方法に特徴を有する系統連系蓄電池システムに関する。

リチウムイオン二次電池は、変動電圧範囲が規定されており、上限、下限の電圧範囲を外れて使用することは、安全面での問題があり、そのため、リチウムイオン二次電池を用いた系統連系蓄電池システムには、図３及び図４に示すように、蓄電池管理装置５１が備えられ、蓄電池５２の状態を監視し、系統連系インバーター５３にその情報を送り、蓄電池５２の充放電の制御が行われるようになされている。

そのような系統連系蓄電池システムにおいて、蓄電池管理装置５１の駆動電源の取得方法として、図３に示すように、商用電源より取得するものと、図４に示すように、蓄電池５２より取得するものとが考えられる。
特開平０６−１２３４５６号公報

しかしながら、図３に示すように、蓄電池管理装置５１の電源を商用電源より取得するものでは、商用電源系からの電力供給が停電で停止してしまうと、蓄電池管理装置５１も停止してしまい、蓄電池情報が出力されなくなる。そのため、蓄電システム独自での電力供給ができなく、自立運転が不可で、バックアップ電源の機能を果たせなくなってしまうという問題がある。

また、図４に示すように、蓄電池管理装置５１の電源を蓄電池５２より取得するものでは、商用電源系からの電力供給が停止しても、蓄電池管理装置５１は蓄電池５２からの電力供給を受けて、自立運転動作が可能になるが、その一方、自立運転時において、商用電源系の復旧に時間を要したような場合には、蓄電池５２が過放電状態に陥ってしまうし、商用電源系が復旧しても蓄電池管理装置はすぐには復帰しないという問題がある。

本発明は、上記のような問題点に鑑み、商用電源系からの電力供給が停止した場合であっても、蓄電池管理装置による蓄電池の管理を継続させることができ、しかも、商用電源系の復旧に時間を要したような場合でも蓄電池が過放電状態に陥らず、加えて、商用電源系が復旧すれば蓄電池管理装置もすぐに管理を開始することができるリチウムイオン二次電池を用いた系統連系蓄電池システムを提供することを課題とする。

上記の課題は、蓄電池管理装置の電源を、商用電源より取得するか、リチウムイオン二次電池からなる蓄電池より取得するかの切換えを行う第１切換え手段と、
商用電源の通電状態を検知し、前記第１切換え手段に対し、蓄電池管理装置の電源を、通電時には商用電源より取得させ、停電時には蓄電池より取得させる制御を行う第１検知制御手段と、
商用電源停電時に、蓄電池管理装置の電源を蓄電池より取得させている状態で、蓄電池から蓄電池管理装置への給電を行うか停止させるかの切換えを行う第２切換え手段と、
商用電源停電時に、蓄電池の電圧値が所定の設定過放電電圧値に達したか否かの蓄電池管理装置からの蓄電池情報に基づいて、第２切換え手段に対し、蓄電池から蓄電池管理装置への給電を、達していないとき行い、達したとき停止させる制御を行う第２検知制御手段と
が備えられ、第２検知制御手段による制御で蓄電池から蓄電池管理装置への給電が停止している状態において、商用電源系が復旧し、第１検知制御手段により蓄電池管理装置の電源を商用電源より取得させる状態に切り換わると、第２検知制御手段が、第２切換え手段を設定過放電電圧値に達していない元の状態に切換え復帰させる制御を行うようになされていることを特徴とするリチウムイオン二次電池を用いた系統連系蓄電池システムによって解決される（第１発明）。

このシステムでは、商用電力の供給が行われているときは、蓄電池管理装置は、商用電源からの電力供給を受けて動作するが、商用電源系からの電力供給が停止すると、第１検知制御手段がそれを検知し第１切換え手段を制御して、蓄電池管理装置は、蓄電池からの電力供給を受けて動作し、蓄電池管理装置による蓄電池の管理を継続させることができる。

その場合、商用電源系の復旧に時間を要し、蓄電池管理装置からの蓄電池情報に基づいて、蓄電池の電圧値が設定過放電電圧値に達してしまったときは、第２検知制御手段は、それを検知し第２切換え手段を制御して、蓄電池から蓄電池管理装置への給電が停止され、蓄電池管理装置はその運転を停止する。これにより、商用電源系の復旧に時間を要した場合であっても、蓄電池管理装置の運転によって蓄電池が過放電状態に陥ってしまうのを防ぐことができる。なお、負荷側への放電による蓄電池の過放電阻止は、上記の第２切換え手段と第２検知制御手段によって行われるようになされていてもよいし、他の手段によって行われるようにしてもよい。

そして、商用電源系が復旧すると、それを第１検知制御手段が検知して第１切換え手段が切換えを行い、蓄電池管理装置は、商用電源からの電力供給を受けるようになって、商用電源系の復旧に時間を要した場合であっても、すぐに蓄電池の管理を開始することができる。

更に、商用電源系が復旧すると、第２検知制御手段が、第２切換え手段を設定過放電電圧値に達していない元の状態に切換え復帰させる制御を行うようになされているので、通常時の状態に自ら完全復帰することができ、次の停電時に備えることができる。

このように、上記のシステムによれば、商用電源系からの電力供給が停止した場合であっても、蓄電池管理装置による蓄電池の管理を継続させることができ、しかも、商用電源系の復旧に時間を要したような場合でも、蓄電池が過放電状態に陥らず、加えて、商用電源系が復旧すれば蓄電池管理装置もすぐに管理を開始することができる。

第１発明において、商用電源系の復旧後に第２検知制御手段の行わせる、第２切換え手段を設定過放電電圧値に達していない元の状態に切換え復帰させる制御は、
第２検知制御手段による制御で蓄電池から蓄電池管理装置への給電が停止している状態において、商用電源系が復旧し、第１検知制御手段により蓄電池管理装置の電源を商用電源より取得させる状態に切り換わったとき、商用電源による蓄電池の充電が行われるようになされていて、
この充電中、第２検知制御手段が、蓄電池管理装置からの蓄電池情報に基づいて、蓄電池の電圧値が前記設定過放電電圧値を上回ったのを検知したとき、前記第２切換え手段を設定過放電電圧値に達していない元の状態に切換え復帰させるようになされたものであってよいし（第２発明）、また、
第２検知制御手段による制御で蓄電池から蓄電池管理装置への給電が停止している状態において、商用電源系が復旧し、第１検知制御手段により蓄電池管理装置の電源を商用電源より取得させる状態に切り換わったとき、商用電源による蓄電池の充電が行われるようになされていると共に、第２検知制御手段が商用電力によるリセット信号を受けて第２切換え手段を設定過放電電圧値に達していないとされる元の状態に切換え復帰させるようになされたものであってもよい（第３発明）。

本発明は、以上のとおりのものであるから、商用電源系からの電力供給が停止した場合であっても、蓄電池管理装置による蓄電池の管理を継続させることができ、しかも、商用電源系の復旧に時間を要したような場合でも、蓄電池が過放電状態に陥らず、加えて、商用電源系が復旧すれば蓄電池管理装置もすぐに管理を開始することができる。

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

図１に示す第１実施形態のリチウムイオン二次電池を用いた系統連系蓄電池システムは、第１，２発明の技術思想を具体化した実施形態である。

同システムの回路において、リレーＲＹ１、ＲＹ１−１が、蓄電池管理装置１の電源を、商用電源より取得するか、リチウムイオン二次電池からなる蓄電池２より取得するかの切換えを行う第１切換え手段と、商用電源の通電状態を検知し、第１切換え手段に対し、蓄電池管理装置１の電源を、通電時には商用電源より取得させ、停電時には蓄電池２より取得させる制御を行う第１検知制御手段を構成している。

また、リレーＲＹ２、ＲＹ２−１、半導体スイッチＳＣ１が、商用電源停電時に、蓄電池管理装置１の電源を蓄電池２より取得させている状態で、蓄電池２から蓄電池管理装置１への給電を行うか停止させるかの切換えを行う第２切換え手段と、商用電源停電時に、蓄電池２の電圧値が所定の設定過放電電圧値に達したか否かの蓄電池管理装置１からの蓄電池情報に基づいて、第２切換え手段に対し、蓄電池２から蓄電池管理装置１への給電を、達していないとき行い、達したとき停止させる制御を行う第２検知制御手段を構成し、半導体スイッチＳＣ１はシステムの充放電ラインに設けられている。

また、半導体スイッチＳＣ１と並列にダイオードＳＣ２が設けられ、蓄電池２を、半導体スイッチＳＣ１の状態に関係なく、商用電源によって充電することができるようにする手段を具備している。

上記のシステムでは、商用電力が供給される通常時は、リレーＲＹ１−１のｂｃ間がクローズされ、蓄電池管理装置１は、商用電力によって駆動する。

商用電力の供給が停止して停電すると、それをＲＹ１が検知してリレーＲＹ１−１のａｃ間がクローズされ、蓄電池管理装置１は、蓄電池２からの電力によって駆動を継続する。これにより、商用電力の供給が停止した場合であっても、蓄電池管理装置１は、蓄電池２の管理を継続することができる。

その過程で、商用電力の復旧に時間がかかり、蓄電池管理装置１の取得する蓄電池情報に基づいて、蓄電池２の電圧値が所定の設定過放電電圧値に達すると、それがＲＹ２で検知されてリレーＲＹ２−１がオープンになり、半導体スイッチＳＣ１により、蓄電池２から蓄電池管理装置１への給電が停止する。これにより、商用電源系の復旧に時間を要する場合であっても、蓄電池２が過放電状態に陥るのを防ぐことができる。なお、この状態では、蓄電池管理装置１自体が動作せず、そのため、系統連系インバーター３側で蓄電池２の現在状況を判断できず、系統連系インバーター３自体も動作しない。

商用電源系が復旧すると、それをＲＹ１が検知し、リレーＲＹ１−１のｂｃ間がクローズされて、蓄電池管理装置１は、商用電力によって駆動する。これにより、商用電源系の復旧に時間を要した場合であって、商用電源系が復旧すれば、蓄電池管理装置１もすぐに管理を開始することができる。

また、復旧に時間を要した場合は、商用電力の復旧時に、リレーＲＹ２−１がオープンのままであるが、蓄電池２は、ダイオードＳＣ２を通じて、商用電力により充電されていき、この充電中、ＲＹ１が、蓄電池管理装置１からの蓄電池情報に基づいて、蓄電池２の電圧値が前記設定過放電電圧値を上回ったのを検知したとき、リレーＲＹ１−１がクローズされて、蓄電池２が設定過放電電圧値に達していない元の状態に自動復帰し、次の停電時に備えることができる。
このように、上記のシステムによれば、商用電源系からの電力供給が停止した場合であっても、蓄電池管理装置１による蓄電池２の管理を継続させることができ、しかも、商用電源系の復旧に時間を要したような場合でも、蓄電池２が過放電状態に陥らず、加えて、商用電源系が復旧すれば蓄電池管理装置１もすぐに管理を開始することができ、また、自動的に次の停電時に備えた状態になることができる。

図２に示す第２実施形態のリチウムイオン二次電池を用いた系統連系蓄電池システムは、第１，３発明の技術思想を具体化した実施形態である。

本実施形態では、蓄電池管理装置１の電源を蓄電池２から取得するラインに半導体スイッチＳＣ１が設けられている。また、商用電源系統が長い停電状態から復帰すると、商用電力によってＲＹ２にリセット電源が印可され、ＲＹ２−１がオープンになっている場合は商用電力系の復旧と同時に通常時のクローズに復帰するようになされている。その他は、第１実施形態と略同じである。

上記のシステムでは、第１実施形態のシステムと同様に、
商用電力が供給される通常時は、リレーＲＹ１−１のｂｃ間がクローズされ、蓄電池管理装置１は、商用電力によって駆動し、
商用電力の供給が停止して停電すると、それをＲＹ１が検知してリレーＲＹ１−１のａｃ間がクローズされ、蓄電池管理装置１は、蓄電池２からの電力によって駆動を継続し、
その過程で、商用電力の復旧に時間がかかり、蓄電池管理装置１の取得する蓄電池情報に基づいて、蓄電池２の電圧値が所定の設定過放電電圧値に達すると、それがＲＹ２で検知されてリレーＲＹ２−１がオープンになり、半導体スイッチＳＣ１により、蓄電池２から蓄電池管理装置１への給電が停止し、
商用電源系が復旧すると、それをＲＹ１が検知し、リレーＲＹ１−１のｂｃ間がクローズされて、蓄電池管理装置１は、商用電力によって駆動する。

そして、復旧に時間を要してリレーＲＹ２−１がオープンの状態において商用電源系が復旧すると、商用電力によってＲＹ２にリセット電源が印可され、リレーＲＹ２−１が商用電力系の復旧と同時に通常時のクローズに復帰し、次の停電時に備えた状態になる。
このように、このシステムにおいても、商用電源系からの電力供給が停止した場合であっても、蓄電池管理装置１による蓄電池２の管理を継続させることができ、しかも、商用電源系の復旧に時間を要したような場合でも、蓄電池２が過放電状態に陥らず、加えて、商用電源系が復旧すれば蓄電池管理装置１もすぐに管理を開始することができ、また、自動的に次の停電時に備えた状態になることができる。

第１実施形態の系統連系蓄電池システムの回路図である。 第２実施形態の系統連系蓄電池システムの回路図である。 先行技術にかかる系統連系蓄電池システムの回路図である。 先行技術にかかる他の系統連系蓄電池システムの回路図である。

符号の説明

１…蓄電池管理装置
２…蓄電池
３…系統連系インバーター
ＲＹ１，ＲＹ１−１…リレー（第１切換え手段，第１検知制御手段）
ＲＹ２，ＲＹ２−１…リレー（第２切換え手段，第２検知制御手段）
ＳＣ１…半導体スイッチ（第２検知制御手段）

Claims (3)

1. 蓄電池管理装置の電源を、商用電源より取得するか、リチウムイオン二次電池からなる蓄電池より取得するかの切換えを行う第１切換え手段と、
   商用電源の通電状態を検知し、前記第１切換え手段に対し、蓄電池管理装置の電源を、通電時には商用電源より取得させ、停電時には蓄電池より取得させる制御を行う第１検知制御手段と、
   商用電源停電時に、蓄電池管理装置の電源を蓄電池より取得させている状態で、蓄電池から蓄電池管理装置への給電を行うか停止させるかの切換えを行う第２切換え手段と、
   商用電源停電時に、蓄電池の電圧値が所定の設定過放電電圧値に達したか否かの蓄電池管理装置からの蓄電池情報に基づいて、第２切換え手段に対し、蓄電池から蓄電池管理装置への給電を、達していないとき行い、達したとき停止させる制御を行う第２検知制御手段と
   が備えられ、第２検知制御手段による制御で蓄電池から蓄電池管理装置への給電が停止している状態において、商用電源系が復旧し、第１検知制御手段により蓄電池管理装置の電源を商用電源より取得させる状態に切り換わると、第２検知制御手段が、第２切換え手段を設定過放電電圧値に達していない元の状態に切換え復帰させる制御を行うようになされていることを特徴とするリチウムイオン二次電池を用いた系統連系蓄電池システム。
2. 第２検知制御手段による制御で蓄電池から蓄電池管理装置への給電が停止している状態において、商用電源系が復旧し、第１検知制御手段により蓄電池管理装置の電源を商用電源より取得させる状態に切り換わったとき、商用電源による蓄電池の充電が行われるようになされていて、
   この充電中、第２検知制御手段が、蓄電池管理装置からの蓄電池情報に基づいて、蓄電池の電圧値が前記設定過放電電圧値を上回ったのを検知したとき、前記第２切換え手段を設定過放電電圧値に達していない元の状態に切換え復帰させる制御を行うようになされている請求項１に記載のリチウムイオン二次電池を用いた系統連系蓄電池システム。
3. 第２検知制御手段による制御で蓄電池から蓄電池管理装置への給電が停止している状態において、商用電源系が復旧し、第１検知制御手段により蓄電池管理装置の電源を商用電源より取得させる状態に切り換わったとき、商用電源による蓄電池の充電が行われるようになされていると共に、第２検知制御手段が商用電力によるリセット信号を受けて第２切換え手段を設定過放電電圧値に達していないとされる元の状態に切換え復帰させる制御を行うようになされている請求項１に記載のリチウムイオン二次電池を用いた系統連系蓄電池システム。

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