JP2008228518A - 蓄電システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】蓄電装置1と、蓄電装置1と負荷3との間に設けられ、蓄電装置1から負荷3に供給する電力を制御可能な電力変換装置2と、蓄電装置1の異常を検知する電池監視回路4とを備え、電池監視回路4によって蓄電装置1の異常が検知された場合に、電力変換装置2が予め設定されている電流値または電力値以下、或いは、予め設定されている上限値を超えない範囲内において負荷3が要求する電流値または電力値で、蓄電装置1に蓄電されている電力を負荷3または内部に備える内部負荷に供給する蓄電システムを提供する。
【選択図】図1
Description
本発明は、蓄電装置と、前記蓄電装置と負荷との間に設けられ、前記蓄電装置から前記負荷に供給する電力を制御可能な電力変換装置と、前記蓄電装置の異常を検知する電池監視回路とを備え、前記電池監視回路によって前記蓄電装置の異常が検知された場合に、前記電力変換装置が予め設定されている電流値または電力値以下、或いは、予め設定されている上限値を超えない範囲内において前記負荷が要求する電流値または電力値で、前記蓄電装置に蓄電されている電力を前記負荷または内部に備える内部負荷に供給する蓄電システムを提供する。
また、上記態様は、可能な範囲で組み合わせて利用することができるものである。
〔第1の実施形態〕
図1は、本発明の第1の実施形態に係る蓄電システムの概略構成を示した図である。
図1に示すように、本実施形態に係る蓄電システムは、蓄電装置1と、蓄電装置1と負荷3との間に設けられ、蓄電装置1から負荷3に供給する電力を制御可能な電力変換装置2と、蓄電装置1の異常を検知する電池監視回路4と、蓄電装置1と電力変換装置2とを電気的に接続および切断するスイッチング素子(スイッチング部)5とを備えている。
蓄電装置1、電池監視回路4、およびスイッチング素子5は、共通のケーシング内に収納され、電池ユニット10を構成している。
なお、上述した電池セルの端子間電圧の正常電圧範囲並びに温度の制限値は、設計により任意に設定できるものとする。
電力変換装置2は、例えば、蓄電装置1からの電圧、電流を所望の値に制御する機能、蓄電装置1からの直流電力を3相交流電力に変換して出力するインバータ機能を備えている。この電力変換装置2は、複数の電池セルを備える蓄電装置1から電力を負荷3に供給するような蓄電システムに一般的に備えられている装置である。
電力変換装置2の制御の下、電池ユニット10の蓄電装置1の電力は負荷3に供給される。また、このとき、電池ユニット10内では、各電池セルの端子間電圧および温度が電圧センサおよび温度センサにより所定の時間間隔で検出され、電池監視回路4に送信される。
なお、この場合、負荷3に供給される電力は、通常時に比べて大幅に低下することとなるので、放電電流に応じて負荷3の接続数や、負荷3の運転状態或いは使用状態を制限することとしてもよい。
更に、放電電流を第1の電流値以下とするので、安全性を確保しながら蓄電装置1に蓄えられたエネルギーを放出させることが可能となる。
また、電池セルではなく、蓄電装置1の端子間電圧が所定の電圧(例えば、3.1V×直列数)以下となった場合に、電池監視回路4が放電停止信号を送信することとしてもよい。
次に、本発明の第2の実施形態に係る蓄電システムについて図2を参照して説明する。
上述した第1の実施形態に係る蓄電システムでは、電池ユニット10が電力変換装置2を介して負荷3に接続される構成とされていたが、本実施形態に係る蓄電システムは、電池ユニット10が、電力変換装置2を介して負荷3および商用系統に接続される構成をとる。
このような構成とすることで、異常時における蓄電装置1の放電を行っている場合には、商用系統から負荷3に不足分の電力を供給することが可能となる。これにより、負荷3は、通常時と同様の運転状態或いは使用状態を維持することが可能となる。
なお、商用系統に代えて、或いは、商用系統に加えて、他の蓄電装置が接続される構成としてもよい。この場合には、他の蓄電装置からも不足分の電力が負荷3に供給されることとしてもよい。
次に、本発明の第3の実施形態に係る蓄電システムについて図4を参照して説明する。
本実施形態に係る蓄電システムは、上述した第2の実施形態に係る蓄電システムと構成を略同じくするが、電池監視回路4から電力変換装置2に電池セルの温度情報が送信される点、この温度情報に基づいて電力変換装置2´が放電電流を変更する点で異なる。
以下、本実施形態に係る蓄電システムについて、上述した第2の実施形態に係る蓄電システムと異なる点について主に説明する。
電力変換装置2´は、いずれかの電池セルの温度が予め設定されている第1の設定値(例えば、60℃)以上となった場合に、第1の電流値(例えば、定格電流の1/10程度の値)よりも小さい第2の電流値(例えば、定格の1/20、1/30、1/40、・・・と徐々に絞って温度が下がる電流)で放電を行う。このように、放電電流を小さくすることで、温度上昇を抑制し、電池セルの温度が第1の設定値よりも高い温度上限値(例えば、80℃)に達することを回避することができる。
一方、放電電流を第2の電流値以下に制御しても電池セルの温度上昇を抑制することができず、いずれかの電池セルの温度が温度上限値に達すると、電力変換装置2´は放電を停止し、放電終了信号を電池監視回路4に送信する。
電池監視回路4は、放電終了信号を受信すると、スイッチング素子5を開状態とし、電力変換装置2と蓄電装置1との電気的接続を切断する。
次に、本発明の第4の実施形態に係る蓄電システムについて図5および図6を参照して説明する。
上述した第1の実施形態に係る蓄電システムでは、電力変換装置2が作動することにより、蓄電装置1から負荷3に対して電力を放出することとしたが、本実施形態では、電力変換装置2を作動させるのではなく、各電池セルに対応して設けられているセルバランス回路(電圧均等化回路)7を作動させることにより、蓄電装置1の放電を行う。以下、本実施形態に係る蓄電システムについて説明する。
電池監視回路4´は、電池セルの異常を検知すると、スイッチング素子5を開状態とすることで、蓄電装置1と電力変換装置2との電気的接続を切断する。
電池監視回路4´は、各電池セルの端子間電圧が規定の電圧レベル(例えば3.1V)で均等化されると、セルバランス回路7のスイッチング素子12を開状態とすることで、セルバランス回路7の作動を停止する。
更に、各電池セルに対応して一般的に設けられている既存のセルバランス回路7を使用して放電を行うので、新たに構成要素を追加することなく、容易に実現することができる。
また、セルバランス回路7は、上述したような構成に限られず、公知のセルバランス回路を適宜採用することができる。この際、放電電流の値を制御可能なセルバランス回路を採用することが好ましい。このようなセルバランス回路を採用することで、安全性を高めながら放電を行うことが可能となる。
次に、本発明の第5の実施形態について図7を参照して説明する。
本実施形態に係る蓄電システムは、上述した第2の実施形態に係る蓄電システムにおいて、電池ユニット10に代えて、図7に示した第4の実施形態に係る蓄電システムの電池ユニット10´を採用している。
本実施形態に係る蓄電システムでは、例えば、電池監視回路4´によって電池異常が検知された場合、上述した第2の実施形態と同様に、電力変換装置2により負荷3への放電が行われる。この放電により蓄電装置1の電圧が所定値以下となると、電池監視回路4´から電力変換装置2に放電停止信号が送信される。電力変換装置2は、放電停止信号を受信すると、蓄電装置1の放電を停止し、電池監視回路4´に放電終了信号を送信する。
更に、負荷3に対する放電の後に、セルバランス回路7を用いた放電を行うことにより、電池セルの端子間電圧のばらつきを解消することができる。
また、図8に示すように、各電池セルの温度情報が電力変換装置2´に送信される第3の実施形態に係る蓄電システムにおいて、電池ユニット10に代えて、図5に示した電池ユニット10´を採用することとしてもよい。
この場合、例えば、いずれかの電池セルの温度が上述した第1の設定値に達するまでは、放電電流を制限することなく負荷3に応じた放電を行い、いずれかの電池セルの温度が第1の設定値に達した場合に、電力変換装置2´による放電を停止させて、更に、スイッチング素子5を開状態として、蓄電装置1と電力変換装置2´との電気的接続を切断した後に、セルバランス回路7を作動させて、各電池セルの端子間電圧のばらつきを解消させることとしてもよい。
2,2´ 電力変換装置
3 負荷
4,4´ 電池監視回路
5,12 スイッチング素子
6 内部負荷
7 セルバランス回路
10,10´ 電池ユニット
11 抵抗
Claims (9)
- 蓄電装置と、
前記蓄電装置と負荷との間に設けられ、前記蓄電装置から前記負荷に供給する電力を制御可能な電力変換装置と、
前記蓄電装置の異常を検知する電池監視回路と
を備え、
前記電池監視回路によって前記蓄電装置の異常が検知された場合に、前記電力変換装置が予め設定されている電流値または電力値以下、或いは、予め設定されている上限値を超えない範囲内において前記負荷が要求する電流値または電力値で、前記蓄電装置に蓄えられている電力を前記負荷または内部に備える内部負荷に供給する蓄電システム。 - 前記蓄電装置と前記電力変換装置とを電気的に接続および切断するスイッチング部を有し、
前記電池監視回路は、前記蓄電装置の電圧が所定値以下となった場合に、前記スイッチング部を作動させて、前記蓄電装置と前記電力変換装置との電気的接続を切断する請求項1に記載の蓄電システム。 - 前記蓄電装置の温度を検出する温度検出部を備え、
前記電力変換装置は、前記蓄電装置の温度に応じて放電の電流値を変更する請求項1または請求項2に記載の蓄電システム。 - 前記電力変換装置は、前記蓄電装置の温度が温度上限値に達した場合に、放電を停止する請求項1から請求項3のいずれかに記載の蓄電システム。
- 前記蓄電装置は、直列に接続される複数の電池セルを備え、
各前記電池セルには、前記電池監視回路により制御される電圧均等化回路がそれぞれ設けられており、
前記電池監視回路は、前記電力変換装置による放電が行われることによって前記蓄電装置の電圧が所定値以下となった場合に、各前記電圧均等化回路を作動させる請求項1から請求項3のいずれかに記載の蓄電システム。 - 前記蓄電装置は、直列に接続される複数の電池セルを備え、
各前記電池セルには、前記電池監視回路により制御される電圧均等化回路がそれぞれ設けられており、
前記電池監視回路は、前記電力変換装置が放電を停止した後に、各前記電圧均等化回路を作動させる請求項4に記載の蓄電システム。 - 直列に接続される複数の電池セルを備える蓄電装置と、
各前記電池セルに対応して設けられ、電池セル間のセル電圧を均等化する電圧均等化回路と、
各前記電池セルの異常を検知する電池監視回路と
を備え、
前記電池監視回路は、前記電池セルの異常を検知した場合に、少なくとも異常を検知した前記電池セルに対応する前記電池均等化回路を作動させ、予め設定されている電流値以下で、異常が検知された電池セルの放電を行う蓄電システム。 - 各前記電池セルの温度を検知する温度検出部を備え、
前記電池監視回路は、前記電池セルの温度に応じて放電の電流値を制御する請求項7に記載の蓄電システム。 - 前記電圧均等化回路は、異常が検知された前記電池セルのエネルギーを、トランスを介して他の正常な電池セルに供給するトランス方式の回路である請求項7または請求項8に記載の蓄電システム。
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