JP2010142040A - 電流バランス機能を有する蓄電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直列接続された蓄電素子群とこれに直列に挿入した可変抵抗回路により蓄電ブロックを構成し、この蓄電ブロックをさらに複数個並列接続した蓄電装置を構成し、直列構成された蓄電素子群の合計内部抵抗と挿入した可変抵抗回路の等価抵抗値との和を蓄電ブロック毎に制御することにより、各蓄電ブロック相互の電流値、充電率のバランスをとるよう自動制御し、蓄電装置全体での入出力電流容量、蓄電容量を最大に保つ。
【選択図】図1
Description
例えば、図7の従来例に示すように多数の2次電池を直並列する構成が考えられる。このとき個々の2次電池は小さい値ながら各々内部抵抗を有しており、その内部抵抗は製造バラツキのみならず、経年によっても増加する。したがって、ある程度使用した後2次電池の一部交換などを行う場合、内部抵抗の大きな差を内在させたまま使用する可能性がある。
I1=(Vb1−VL)/R1
I2=(Vb2−VL)/R2
I3=(Vb3−VL)/R3
I0=I1+I2+I3
ここでVb1=Vb2=Vb3、即ち電池の発生電圧が同じでR3=R1/2、R1=R2、即ち電池群310のみが何らかの理由により内部抵抗が1/2の小さいものが使用されたとすれば
I0=I1+I2+I3=2×Imax
となり、本来内部抵抗にバラツキが無ければI0=3×Imaxの負荷電流が利用できるが、上記のようなバラツキがあると電池群310が他の電池群110、210の2倍の電流が流れるため、電池群310が先に上限に達し、電池群310が上限を超えないようにするため負荷電流I0の最大値を2/3に低減して使用せざるを得ないという問題があった。
本発明は、直流電圧変換器により直接電池群出力電流を制御するのでなく、図1に示すように、電池群に直列に挿入した可変抵抗回路により、直列構成された電池群の合計内部抵抗と挿入した可変抵抗回路の等価抵抗値との和を電池群ごとに制御し電流バランスをとるものである。
Et1=exp(−kT1/Tc)
Et2=exp((1−k)T2/Tc)
と求められる。式(2)の第2項は図5の曲線bに示すようなk−1からkまでの範囲を出ない滑らかな関数で、式(2)の全体は図5の曲線aに示すようなkに対して単調な増加関数である。また、
k=0のとき、ΔI=0
k=1のとき、ΔI=IM−Im
となる。
電池群制御器120より入力する電池群110の蓄電率SOCと、あらかじめ設定された電池群110の許容最大蓄電率SOCMAXを入力し、減算手段11によりSOCMAX−SOCの値を得るとともに、統括制御器400にて算出され電池群制御器120を経由して得られる蓄電装置500全体での平均蓄電率SOCAVを入力し、減算手段13によってSOCMAX−SOCAVの値を得、割り算手段12により前記SOCMAX−SOCの値とSOCMAX−SOCAVの値との比、即ち(SOCMAX−SOC)/(SOCMAX−SOCAV)を求め、これを充電係数Aとする。
充電時においては、
3,4 ダイオード
5 抵抗器
6 インダクタンス
11,13,14,16 減算手段
12,15 割り算手段
17 切り替え手段
18 乗算手段
19 加算手段
20 低位優先機能
21 PWM変調機能
22 絶対値検出手段
23 充放電判定機能
100,200,300 蓄電ブロック
101,102,103,104 2次電池
201,202,203,204 2次電池
110,210,310 電池群
111,112,113,114 電池制御器
211,212,213,214 電池制御器
120,220 電池群制御器
130,230 群間バランス制御器
140,240,340 可変抵抗回路
150,250 電流検出器
170,270 直流電圧変換器
180 外部等価抵抗
190 外部等価電圧
400 統括制御器
500 蓄電装置
600 外部制御器
700 負荷・電源装置
800 負荷装置
Claims (5)
- 蓄電素子を複数個直列接続した直列蓄電素子群と前記直列蓄電素子群に直列接続された可変抵抗回路と前記直列蓄電素子群の充放電電流、充電状態を監視するとともに前記可変抵抗回路の等価抵抗を制御する制御手段よりなる蓄電ブロックを複数個並列接続した蓄電ブロック群と各蓄電ブロック内の前記制御手段と情報交換を行う統括制御部を備えることを特徴とする蓄電装置。
- 前記可変抵抗回路は前記直列蓄電素子群の充放電電流を抑制する抵抗器とインダクタンスを直列接続し、前記抵抗器の両端間に半導体スイッチング素子よりなる回路を並列接続し、前記半導体スイッチング素子よりなる回路の導通動作により前記抵抗器に流れる電流を前記半導体スイッチング素子よりなる回路にバイパスできるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記充放電電流を抑制する抵抗器は、前記直列蓄電素子群の内部抵抗の経年変化量も含めた最小値と最大値の差分より大きい抵抗値とすることを特徴とする請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記蓄電装置全体の充放電電流および充電率と、前記蓄電装置内の各蓄電ブロックに分流される電流および前記蓄電ブロック単体での充電率とを監視し、分流される電流の割合を蓄電ブロック毎に前記可変抵抗回路で調整制御することを特徴とする請求項1記載の蓄電装置。
- 前記蓄電ブロック内の前記直列蓄電素子群の入出力電流と充電率を監視し、入出力電流が前記直列蓄電素子群の許容上限に接近したとき前記可変抵抗回路の等価抵抗を増大させ、前記入出力電流が前記直列蓄電素子群の許容上限に接近していない範囲では当該直列電池群の充電率を蓄電装置全体の平均充電率に合致するように等価抵抗値を調整制御することを特徴とする請求項1に記載の蓄電装置。
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