JP2011075443A - Power distribution system and method of calculating residual capacity of storage battery - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、蓄電池からの電力を各種負荷に供給する配電システム及び同蓄電池の容量を算出する蓄電池残容量算出方法に関する。 The present invention relates to a power distribution system that supplies electric power from a storage battery to various loads, and a storage battery remaining capacity calculation method that calculates the capacity of the storage battery.
従来、蓄電池の残量率を示す指標としてSOC(State Of Charge)が知られている。SOCは、0〜100%の数値で表され、SOCが100%の場合には、蓄電池は満充電状態であり、SOCが0%の場合は、蓄電池の残容量がゼロの状態である。SOCは、満充電状態における電池電圧を基準電圧として、同基準電圧及び計測時における電池電圧Vbの比較を通じて、算出することができる。また、蓄電池に流入出する電流(充放電電流)値を積算し、SOCを算出することも可能である(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, SOC (State Of Charge) is known as an index indicating the remaining rate of a storage battery. The SOC is represented by a numerical value of 0 to 100%. When the SOC is 100%, the storage battery is fully charged, and when the SOC is 0%, the remaining capacity of the storage battery is zero. The SOC can be calculated by comparing the reference voltage and the battery voltage Vb at the time of measurement, with the battery voltage in the fully charged state as the reference voltage. Moreover, it is also possible to calculate the SOC by integrating the current (charge / discharge current) values flowing into and out of the storage battery (see, for example, Patent Document 1).
ところで、上記蓄電池は、充放電を繰り返すこと等により劣化する。この蓄電池の劣化に伴い蓄電池の満充電容量は減少する。例えば、新品の蓄電池において、満充電容量は100Whであるのに対し、劣化により同蓄電池の満充電容量は20Wh減少し、満充電容量が80Whになったとする。ここで、蓄電池が劣化した場合であっても、例えば、満充電状態の電池電圧Vbは変動しない。従って、満充電状態における新品及び劣化した蓄電池の電池電圧Vbは等しく、両蓄電池のSOCは100%となる。このように、SOCが100%の場合であっても、両蓄電池の残容量は異なる。そのため、SOCが100%であっても、例えば、新品の蓄電池においては、100Wの電子機器を1時間動作させる電力量を有するものの、劣化した蓄電池においては、100Wの電子機器を48分間動作させる電力量しか有さない。このように、劣化した蓄電池において、SOCから正確な残容量(蓄電力量)を算出することは困難であった。 By the way, the said storage battery deteriorates by repeating charging / discharging. As the storage battery deteriorates, the full charge capacity of the storage battery decreases. For example, it is assumed that the full charge capacity of a new storage battery is 100 Wh, whereas the full charge capacity of the storage battery is reduced by 20 Wh due to deterioration, and the full charge capacity is 80 Wh. Here, even when the storage battery is deteriorated, for example, the fully charged battery voltage Vb does not change. Accordingly, the battery voltages Vb of the new and deteriorated storage batteries in the fully charged state are equal, and the SOCs of both storage batteries are 100%. Thus, even if the SOC is 100%, the remaining capacities of both storage batteries are different. Therefore, even if the SOC is 100%, for example, a new storage battery has an amount of power for operating a 100 W electronic device for 1 hour, but a deteriorated storage battery has a power for operating a 100 W electronic device for 48 minutes. Has only quantity. Thus, in a deteriorated storage battery, it has been difficult to calculate an accurate remaining capacity (power storage amount) from the SOC.
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、劣化の有無に関わらず蓄電池の正確な残容量を算出することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to calculate an accurate remaining capacity of a storage battery regardless of the presence or absence of deterioration.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項1に記載の発明は、電気負荷に電力供給可能に接続される蓄電池と、前記蓄電池の残量率を算出する残量率算出手段と、前記蓄電池の劣化率を算出する劣化率算出手段と、所定期間毎に、前記劣化率算出手段により算出される前記蓄電池の劣化率に基づいて、前記蓄電池の満充電容量を設定し、同満充電容量を基準として前記残量率から前記蓄電池の残容量を算出する制御部と、を備えることをその要旨としている。
Hereinafter, means for achieving the above-described object and its operation and effects will be described.
The invention according to claim 1 is a storage battery connected to an electric load so as to be able to supply power, a remaining rate calculating means for calculating a remaining rate of the storage battery, and a deterioration rate calculating means for calculating a deterioration rate of the storage battery. And setting the full charge capacity of the storage battery based on the deterioration rate of the storage battery calculated by the deterioration rate calculating means for each predetermined period, and from the remaining capacity rate of the storage battery based on the full charge capacity The gist is to include a control unit for calculating the remaining capacity.
一般的に、蓄電池は、電力の充放電が繰り返されることで劣化する。劣化が進んだ蓄電池は、新品の蓄電池に比べて満充電容量が小さくなる。上記構成によれば、蓄電池の劣化率に基づき同電池の正確な満充電容量が設定される。これにより、蓄電池が劣化した場合でも、正確な満充電容量を基準として残量率に基づいて、残容量がより精度高く算出可能となる。 In general, a storage battery deteriorates due to repeated charging and discharging of electric power. A storage battery that has deteriorated has a smaller full charge capacity than a new storage battery. According to the said structure, the exact full charge capacity of the battery is set based on the deterioration rate of a storage battery. Thereby, even when the storage battery is deteriorated, the remaining capacity can be calculated with higher accuracy based on the remaining capacity rate based on the accurate full charge capacity.
請求項2に記載の発明は、前記蓄電池を複数設け、前記各蓄電池の電圧を検出する電池電圧検出手段を備え、前記制御部は、前記複数の蓄電池のうち少なくとも一つを電力の充放電に使用される消費モードの蓄電池に設定し、前記複数の蓄電池のうち、前記消費モードの蓄電池を除く、少なくとも一つを前記消費モードの蓄電池の劣化率の算出に供される参照モードに設定し、前記劣化率算出手段は前記電池電圧検出手段により検出される前記参照モードの蓄電池及び前記消費モードの蓄電池の所定電圧幅の昇圧又は降圧に要する時間の比較に基づき、前記消費モードの蓄電池の劣化率を算出し、前記制御部は前記算出された前記消費モードの蓄電池の劣化率に基づいて、前記消費モードの蓄電池の満充電容量を設定して、同満充電容量を基準として前記残量率から前記消費モードの蓄電池の残容量を算出することをその要旨としている。
The invention according to
上述のように、劣化した蓄電池の満充電容量は小さくなるものの、満充電時においては新品の蓄電池と同一の電池電圧値となる。よって、劣化が進んだ蓄電池は、新品の蓄電池に比べて、放電時においては、所定放電量に対する電圧降下の速度は速く、充電時においては、所定充電量に対する電圧上昇の速度は速い。 As described above, although the full charge capacity of the deteriorated storage battery is small, the battery voltage value becomes the same as that of a new storage battery at the time of full charge. Therefore, a storage battery that has been deteriorated has a faster voltage drop rate with respect to a predetermined discharge amount during discharge and a faster voltage increase rate with respect to a predetermined charge amount during charging than a new storage battery.
上記構成によれば、消費モード及び参照モードに設定された蓄電池の所定電圧幅の昇降に要する時間を比較することで、消費モードの蓄電池の劣化率が算出される。制御部は、消費モードの蓄電池の劣化率に基づき同電池の満充電容量を設定する。これにより、消費モードの蓄電池が劣化した場合でも、正確な満充電容量を基準として残量率に基づいて、残容量がより精度高く算出可能となる。 According to the above configuration, the deterioration rate of the storage battery in the consumption mode is calculated by comparing the time required for raising and lowering the predetermined voltage width of the storage battery set in the consumption mode and the reference mode. The control unit sets the full charge capacity of the battery based on the deterioration rate of the storage battery in the consumption mode. Thereby, even when the storage battery in the consumption mode is deteriorated, the remaining capacity can be calculated with higher accuracy based on the remaining capacity rate based on the accurate full charge capacity.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の配電システムにおいて、前記制御部は、前記消費モードの蓄電池の満充電容量を設定した後、前記消費モードの蓄電池を参照モードに、前記参照モードの蓄電池を消費モードに切り替えることをその要旨としている。 According to a third aspect of the present invention, in the power distribution system according to the second aspect, the control unit sets the full charge capacity of the storage battery in the consumption mode, and then sets the storage battery in the consumption mode to the reference mode. The gist is to switch the mode storage battery to the consumption mode.
同構成によれば、消費モードの蓄電池の満充電容量設定後に、参照モード及び消費モードの蓄電池が切り替えられる。ここで、充放電が繰り返される消費モードの蓄電池は、参照モードの蓄電池に比べて劣化が進みやすい。その点、本発明によれば、所定期間毎に充放電が繰り返される消費モードの蓄電池は、参照モードに切り替えられるため、蓄電池の劣化を抑制することができ、蓄電池の寿命を延ばすことができる。 According to this configuration, the storage battery in the reference mode and the consumption mode is switched after setting the full charge capacity of the storage battery in the consumption mode. Here, the consumption mode storage battery in which charging and discharging are repeated is more likely to deteriorate than the reference mode storage battery. In that respect, according to the present invention, the storage battery in the consumption mode in which charging / discharging is repeated every predetermined period is switched to the reference mode, so that deterioration of the storage battery can be suppressed and the life of the storage battery can be extended.
請求項4に記載の発明は、請求項2又は3に記載の配電システムにおいて、前記参照モードの蓄電池を非常用の電源として使用することをその要旨としている。
同構成によれば、参照モードの蓄電池は非常用の電源として使用される。よって、たとえ、消費モードの蓄電池及びその他電力系統からの電力の供給が不可となった場合でも、参照モードの蓄電池から負荷への電力供給が可能となる。
The gist of the invention according to
According to this configuration, the reference mode storage battery is used as an emergency power source. Therefore, even if power supply from the storage battery in the consumption mode and other power systems is disabled, power supply from the storage battery in the reference mode to the load is possible.
請求項5に記載の発明は、請求項2に記載の配電システムにおいて、前記参照モードの蓄電池を消費モードの蓄電池に比して満充電容量の小さい蓄電池を使用することをその要旨としている。
The gist of the invention according to
同構成によれば、参照モードの蓄電池の満充電容量が小さいもので済むため、配電システムをよりコンパクトに構成することができる。また、このように参照モード及び消費モードの蓄電池の満充電容量が異なっても、両蓄電池の所定電圧幅の昇降に要する時間の比率から消費モードの蓄電池の劣化率を算出することが可能である。よって、上記構成においても、劣化率に基づき消費モードの蓄電池の満充電容量を設定することができる。 According to this configuration, since the full charge capacity of the reference mode storage battery is small, the power distribution system can be configured more compactly. Further, even when the full charge capacities of the storage batteries in the reference mode and the consumption mode are different as described above, it is possible to calculate the deterioration rate of the storage battery in the consumption mode from the ratio of the time required for raising and lowering the predetermined voltage width of both storage batteries. . Therefore, also in the said structure, the full charge capacity of the storage battery of consumption mode can be set based on a deterioration rate.
請求項6に記載の発明は、電気負荷に電力供給可能に接続される複数の蓄電池のうち少なくとも一つを電力の充放電に使用される消費モードの蓄電池に設定するとともに、前記複数の蓄電池のうち、前記消費モードの蓄電池を除く、少なくとも一つを前記蓄電池の劣化率の算出に供される参照モードに設定した後、所定期間毎に、充電時又は放電時における前記参照モードの蓄電池及び前記消費モードの蓄電池の所定電圧幅の昇圧又は降圧に要する時間の比較に基づき、前記消費モードの蓄電池の劣化率を算出し、さらに、前記消費モードの蓄電池の劣化率に基づいて、前記消費モードの蓄電池の満充電容量を設定し、同満充電容量を基準として前記残量率から前記消費モードの蓄電池の残容量を算出することをその要旨としている。 According to a sixth aspect of the present invention, at least one of a plurality of storage batteries connected to an electric load so as to be able to supply power is set as a storage battery in a consumption mode used for charging / discharging power, and the plurality of storage batteries Among these, after setting at least one of the storage modes except for the storage battery in the consumption mode to the reference mode used for calculating the deterioration rate of the storage battery, the storage battery in the reference mode at the time of charging or discharging at every predetermined period, and Based on the comparison of the time required for boosting or stepping down the predetermined voltage width of the storage battery in the consumption mode, the deterioration rate of the storage battery in the consumption mode is calculated, and further, based on the deterioration rate of the storage battery in the consumption mode The gist is to set the full charge capacity of the storage battery, and to calculate the remaining capacity of the storage battery in the consumption mode from the remaining capacity rate with reference to the full charge capacity.
上記方法によれば、消費モード及び参照モードにおける蓄電池の所定電圧幅の昇降に要する時間を比較することで、消費モードの蓄電池の劣化率を算出する。そして、消費モードの蓄電池の劣化率に基づき同電池の満充電容量を設定する。このような工程を経て、満充電容量に基づいて消費モードの蓄電池の残容量がより精度高く認識可能となる。 According to the above method, the deterioration rate of the storage battery in the consumption mode is calculated by comparing the time required for raising and lowering the predetermined voltage width of the storage battery in the consumption mode and the reference mode. Then, the full charge capacity of the battery is set based on the deterioration rate of the storage battery in the consumption mode. Through these steps, the remaining capacity of the storage battery in the consumption mode can be recognized with higher accuracy based on the full charge capacity.
本発明によれば、配電システム及び蓄電池残容量算出方法において、劣化の有無に関わらず蓄電池の正確な残容量を算出することができる。 According to the present invention, in the power distribution system and the storage battery remaining capacity calculation method, the accurate remaining capacity of the storage battery can be calculated regardless of the presence or absence of deterioration.
以下、本発明にかかる配電システムを具体化した第1の実施形態について図1〜図5を参照して説明する。
図1に示すように、住宅には、宅内に設置された各種機器(照明機器、エアコン、家電、オーディオビジュアル機器等)に電力を供給する配電システム1が設けられている。配電システム1は、家庭用の商用交流電源(AC電源)2の電力の他に、太陽光により発電する太陽電池3の電力も各種機器に供給する。また、配電システム1は、物質の化学反応により発電する燃料電池4も電源として使用されている。配電システム1は、直流電源(DC電源)を入力して動作するDC機器5の他に、交流電源(AC電源)を入力して動作するAC機器6にも電力を供給する。
A first embodiment that embodies a power distribution system according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, a home is provided with a power distribution system 1 that supplies power to various devices (such as lighting devices, air conditioners, home appliances, and audiovisual devices) installed in the home. The power distribution system 1 supplies various devices with electric power of a
配電システム1には、同システム1の分電盤としてコントロールユニット7及びDC分電盤(直流ブレーカ内蔵)8が設けられている。また、配電システム1には、住宅のDC機器5の動作を制御する機器として制御ユニット9及びリレーユニット10が設けられている。
The power distribution system 1 is provided with a control unit 7 and a DC power distribution board (built-in DC breaker) 8 as a power distribution board of the system 1. The power distribution system 1 is provided with a
コントロールユニット7には、交流電源を分岐させるAC分電盤11が交流系電力線12を介して接続されている。コントロールユニット7は、このAC分電盤11を介して商用交流電源2及び燃料電池4に接続されるとともに、直流系電力線13を介して太陽電池3に接続されている。コントロールユニット7は、AC分電盤11から交流電力を取り込むとともに太陽電池3から直流電力を取り込み、これら電力を機器電源として所定の直流電力に変換する。そして、コントロールユニット7は、この変換後の直流電力を、直流系電力線14を介してDC分電盤8に出力したり、又は直流系電力線15を介して蓄電池ユニット16に出力して同電力を蓄電したりする。コントロールユニット7は、交流電力を取り込むのみならず、太陽電池3や蓄電池ユニット16の直流電力を交流電力に変換してAC分電盤11に供給する。コントロールユニット7は、信号線17を介してDC分電盤8とデータのやり取りを実行する。
An
DC分電盤8は、直流電力対応の一種のブレーカである。DC分電盤8は、コントロールユニット7から入力した直流電力を分岐させ、その分岐後の直流電力を、直流系電力線18を介して制御ユニット9に出力したり、直流系電力線19を介してリレーユニット10に出力したりする。また、DC分電盤8は、信号線20を介して制御ユニット9とデータのやり取りをしたり、信号線21を介してリレーユニット10とデータのやり取りをしたりする。
The
制御ユニット9には、複数のDC機器5が接続されている。これらDC機器5は、直流電力及びデータの両方を1対の線によって搬送可能な直流供給線路22を介して制御ユニット9と接続されている。直流供給線路22は、DC機器の電源となる直流電圧に、高周波の搬送波によりデータを電送する通信信号を重畳する、いわゆる電力線搬送通信により、1対の線で電力及びデータの両方をDC機器5に搬送する。制御ユニット9は、直流系電力線18を介してDC機器5の直流電源を取得し、DC分電盤8から信号線20を介して得る動作指令を基に、どのDC機器5をどのように制御するのかを把握する。そして、制御ユニット9は、指示されたDC機器5に直流供給線路22を介して直流電圧及び動作指令を出力し、DC機器5の動作を制御する。
A plurality of
制御ユニット9には、宅内のDC機器5の動作を切り換える際に操作するスイッチ23が直流供給線路22を介して接続されている。また、制御ユニット9には、例えば赤外線リモートコントローラからの発信電波を検出するセンサ24が直流供給線路22を介して接続されている。よって、DC分電盤8からの動作指示のみならず、スイッチ23の操作やセンサ24の検知によっても、直流供給線路22に通信信号を流してDC機器5が制御される。
A
リレーユニット10には、複数のDC機器5がそれぞれ個別の直流系電力線25を介して接続されている。リレーユニット10は、直流系電力線19を介してDC機器5の直流電源を取得し、DC分電盤8から信号線21を介して得る動作指令を基に、どのDC機器5を動作させるのかを把握する。そして、リレーユニット10は、指示されたDC機器5に対し、内蔵のリレーにて直流系電力線25への電源供給をオンオフすることで、DC機器5の動作を制御する。また、リレーユニット10には、DC機器5を手動操作するための複数のスイッチ26が接続されており、スイッチ26の操作によって直流系電力線25への電源供給をリレーにてオンオフすることにより、DC機器5が制御される。
A plurality of
DC分電盤8には、例えば壁コンセントや床コンセントの態様で住宅に建て付けられた直流コンセント27が直流系電力線28を介して接続されている。この直流コンセント27にDC機器のプラグ(図示略)を差し込めば、同機器に直流電力を直接供給することが可能である。
The
また、AC分電盤11及び商用交流電源2との間には、商用交流電源2の使用量を遠隔検針可能な電力メータ29が接続されている。電力メータ29には、商用電源使用量の遠隔検針の機能のみならず、例えば電力線搬送通信や無線通信の機能が搭載されている。電力メータ29は、電力線搬送通信や無線通信等を介して検針結果を電力会社等に送信する。
Further, between the
配電システム1には、宅内の各種機器をネットワーク通信によって制御可能とするネットワークシステム30が設けられている。ネットワークシステム30には、同システム30のコントロールユニットとして宅内サーバ31が設けられている。宅内サーバ31は、インターネットなどのネットワークNを介して宅外の管理サーバ32と接続されるとともに、信号線33を介して宅内機器34に接続されている。また、宅内サーバ31は、DC分電盤8から直流系電力線35を介して取得する直流電力を電源として動作する。
The power distribution system 1 is provided with a
宅内サーバ31には、ネットワーク通信による宅内の各種機器の動作制御を管理するコントロールボックス36が信号線37を介して接続されている。コントロールボックス36は、信号線17を介してコントロールユニット7及びDC分電盤8に接続されるとともに、直流供給線路38を介してDC機器5を直接制御可能である。コントロールボックス36には、例えば使用したガス量や水道量を遠隔検針可能なガス/水道メータ39が接続されるとともに、ネットワークシステム30の操作パネル40に接続されている。操作パネル40には、例えばドアホン子器やセンサやカメラからなる監視機器41が接続されている。
A
宅内サーバ31は、ネットワークNを介して宅内の各種機器の動作指令を入力すると、コントロールボックス36に指示を通知して、各種機器が動作指令に準じた動作をとるようにコントロールボックス36を動作させる。また、宅内サーバ31は、ガス/水道メータ39から取得した各種情報を、ネットワークNを通じて管理サーバ32に提供可能であるとともに、監視機器41で異常検出があったことを操作パネル40から受け付けると、その旨もネットワークNを通じて管理サーバ32に提供する。
When the in-
次に、コントロールユニット7及び蓄電池ユニット16周辺の具体的構成について説明する。図2に示すように、コントロールユニット7は、太陽電池DC−DCコンバータ(以下、太陽電池コンバータと称す)53と、双方向コンバータ58とを備える。
Next, a specific configuration around the control unit 7 and the
太陽電池コンバータ53は、太陽電池3から入力される直流電力を適切な直流電力に変換してDC分電盤8及び双方向コンバータ58に出力する。
双方向コンバータ58は、太陽電池3及び蓄電池ユニット16からの直流電力を交流に変換するとともに、AC電源2及び燃料電池4からの交流電力を直流に変換する。このように、双方向コンバータ58を設けることで、交流電力を直流電力に変換して直流系統に送電したり、直流電力を交流電力に変換して交流系統に送電したりできる。
The
The
蓄電池ユニット16は、制御部51と、第1DC―DCコンバータ(以下、第1コンバータと称す)55及び第1蓄電池61の直列回路と、同直列回路に並列接続される第2DC―DCコンバータ(以下、第2コンバータと称す)56及び第2蓄電池62の直列回路とからなる。なお、本例において、新品時における両蓄電池61,62の満充電容量は等しい。
The
制御部51は、不揮発性のメモリ51aを備え、メモリ51aには、後述する容量設定プログラム、しきい値等が記憶されている。また、制御部51は、放電に要する時間T1,T2を計測するタイマ51bを備える。制御部51は、第1コンバータ55に第1蓄電池61の充放電に係る指令信号を出力し、第2コンバータ56に第2蓄電池62の充放電に係る指令信号を出力する。第1コンバータ55は、当該指令信号に基づき、直流系電力線14からの電力を第1蓄電池61に適切な電力に変換して出力したり、第1蓄電池61からの電力を直流系電力線14に適切な電力に変換して出力したりする。すなわち、第1コンバータ55は、第1蓄電池61の充放電に係る制御する。さらに、第1コンバータ55は、第1蓄電池61の電圧Vb1を検出する電圧検出回路63を備え、電圧検出回路63の検出結果は制御部51に出力される。なお、第2コンバータ56は、第1コンバータ55と同様に、制御部51からの指令信号に基づき、第2蓄電池62の充放電に係る制御を行うとともに、第2蓄電池62の電圧Vb2を検出し、その検出結果を制御部51に出力する電圧検出回路63を備える。
The
制御部51は、両蓄電池61,62の電圧Vb1,Vb2に基づき、残量率を示す指標であるSOC(State Of Charge)を算出可能である。具体的には、満充電時における第1蓄電池61の電圧Vb1を基準電圧Vmとすると、「(検出電圧Vb1/基準電圧Vm)×100」でSOCがパーセントで算出される。なお、制御部51及び電圧検出回路63は、残量率算出手段に相当する。
The
ここで、一般的に蓄電池は、充放電を繰り返すことで劣化が促進される。この蓄電池の劣化に伴い電池の満充電容量は減少する。例えば、新品の蓄電池の満充電容量は、100Whであるのに対し、同新品電池と同一種類の劣化した劣化蓄電池は、満充電容量が20Wh減少し、満充電容量は80Whとなる。このような場合であっても、満充電時における両蓄電池の電圧は等しい。よって、SOCに基づき、正確な蓄電池の残容量を算出するには、蓄電池の劣化を加味した満充電容量を設定し直す必要がある。 Here, deterioration of a storage battery is generally promoted by repeating charge and discharge. As the storage battery deteriorates, the full charge capacity of the battery decreases. For example, the full charge capacity of a new storage battery is 100 Wh, whereas a deteriorated storage battery of the same type as the new battery has a full charge capacity reduced by 20 Wh and a full charge capacity of 80 Wh. Even in such a case, the voltages of both storage batteries at the time of full charge are equal. Therefore, in order to accurately calculate the remaining capacity of the storage battery based on the SOC, it is necessary to reset the full charge capacity in consideration of the deterioration of the storage battery.
そこで、両蓄電池61,62の劣化を加味して両蓄電池61,62の満充電容量が設定される。すなわち、制御部51は、劣化に応じた満充電容量を設定するべく、容量設定プログラムを実行する。当該プログラムは、図3のフローチャートに示す処理手順に従って実行される。
Therefore, the full charge capacity of both
当該プログラムを開始するにあたり、制御部51により、予め第1蓄電池61及び第2蓄電池62の何れか一方が参照モードに設定され、他方が消費モードに設定される。ここでは、第1蓄電池61が消費モードに設定され、第2蓄電池62が参照モードに設定されたとして説明する。なお、参照モードの第2蓄電池62は、後述する第1蓄電池61の劣化率の算出に供され、消費モードの第1蓄電池61は、電力の充放電に使用される。
In starting the program, the
制御部51は、図3に示すように、参照モードである第2蓄電池62を満充電状態とした(S101)後に、通常運用を開始する(S102)。通常運用時においては、AC電源2等の各種電力供給源の連携によりAC機器6及びDC機器5に、適宜、電力が供給等される。このとき、制御部51は、消費モードである第1蓄電池61について、充放電制御を行い、参照モードの第2蓄電池62については、充放電制御を行わない。そして、制御部51は、通常運用開始から一定期間(例えば、1ヶ月)経過するのを待って(S103でNO)、一定期間経過後には次のステップS104に係る処理を行う(S103でYES)。ステップS104では、制御部51は第1蓄電池61の劣化測定、正確には劣化率を算出する。劣化率とは、蓄電池の劣化の度合いを示す指標であり、1以下の数値で表される。例えば、新品の蓄電池の劣化率はゼロである。なお、劣化率の算出処理については、後で詳述する。
As shown in FIG. 3, the
そして、制御部51は、算出した劣化率に基づき、第1蓄電池61の満充電容量を設定する(S105)。劣化率が例えば0.2の場合、第1蓄電池61は、満充電時において第2蓄電池62の80%の満充電容量であると判断される。すなわち、第2蓄電池62の満充電容量が100Whである場合には、第1蓄電池61の満充電容量は80whに設定される。そして、制御部51は、参照モード及び消費モードの切り替えを行い、第1蓄電池61を参照モードに設定し、第2蓄電池62を消費モードに設定する(S106)。これにて、容量設定プログラムは終了となる。当該プログラムは所定制御周期で実行され、次に実行される同プログラムにおいては、消費モードの第2蓄電池62の劣化測定がされて、満充電容量が設定される。すなわち、容量設定プログラム実行毎に消費モード及び参照モードは切り替えられる。
Then, the
次に、消費モードとされた蓄電池61,62の劣化測定処理を図4に示すフローチャートに従って説明する。このフローチャートは、先の図3に示されるフローチャート中のステップS104に処理が移行した際に実行される。
Next, the deterioration measurement process for the
まず、制御部51は、両蓄電池61,62を満充電状態とする(S201)。そして、満充電状態となった両蓄電池61,62の放電を開始する(S202)。このとき、制御部51は、タイマ51bを通じて第1蓄電池61の放電に要する時間T1及び第2蓄電池62の放電に要する時間T2の計測を開始する(S203)。すなわち、図5のグラフに示すように、満充電時における両蓄電池61,62の電圧Vb1,Vb2である4.2Vから放電を開始すると同時に、時間T1,T2の計測を開始する。このとき、両蓄電池61,62からの放電電力量は常に一定に制御される。そして、第1蓄電池61の電圧Vb1がしきい値Vaである2.0V以下となったとき(S204でYES)、時間T1の計測を終了する(S205)。また、第2蓄電池62の電圧Vb2がしきい値Vaである2.0V以下となったとき(S206でYES)、時間T2の計測を終了する(S207)。
First, the
計測された両時間T1、T2に基づき、劣化率が算出される。ここで、例えば、第1蓄電池61が劣化していた場合、第2蓄電池62に比べて、その満充電容量が小さくなる。従って、図5のグラフに示すように、第1蓄電池61の電圧Vb1の降下速度は、第2蓄電池62の電圧Vb2に比べて、速くなる。よって、参照モードの第2蓄電池62が劣化していないという前提のもと、「1−(時間T1/時間T2)」で劣化率が算出される(S208)。例えば、第1蓄電池61が全く劣化していない場合には、両時間T1,T2は等しく、「時間T1/時間T2」は1となり、劣化率はゼロとなる。また、第1蓄電池61が劣化していて、「時間T1:時間T2=8:10」の関係があった場合には、劣化率は0.2となる。そして、制御部51は、この劣化率をメインルーチンへ返す。劣化率が0.2の場合、上述のように、第1蓄電池61は、第2蓄電池62の80%の満充電容量に設定される。なお、制御部51、タイマ51b及び電圧検出回路63は劣化率算出手段に相当する。
A deterioration rate is calculated based on both measured times T1 and T2. Here, for example, when the
なお、第2蓄電池62について劣化測定がされる場合、第1蓄電池61の放電に要する時間T1を基準に、すなわち、「1−(時間T2/時間T1)」で劣化率が算出され、同劣化率により第2蓄電池62の満充電容量が設定される。
When the deterioration measurement is performed on the
上記のように、容量設定プログラム実行毎に両蓄電池61,62間において、参照モード及び消費モードが交互に切り替えられることで、一方の蓄電池61,62のみを消費モードに設定する場合に比べて、充放電回数の均一化が図られるため、蓄電池61,62の劣化を抑制することができる。
As described above, the reference mode and the consumption mode are alternately switched between the
また、制御部51は、劣化率に応じて両蓄電池61,62の満充電容量を設定することで、SOCに基づき、より正確な残容量を算出することができる。具体的には、第1蓄電池61の満充電容量が80Whに設定された場合に、SOCが50%のときには、その残容量は正確に40Whであると算出される。よって、制御部51は、第1蓄電池61の残容量で、どの程度の期間に亘ってDC機器5及びAC機器6を動作可能であるかを判断できる。これは、特に、停電時において、消費モードの蓄電池61,62からの電力で必要最小限のDC機器5及びAC機器6を動作させるときに有効である。すなわち、そのような状況において、劣化に伴う蓄電池61,62の満充電容量の減少により、SOCが急激に低下して、突然に電力供給が不能になることを抑制できる。
Moreover, the
なお、参照モードの蓄電池61,62は、図3のステップS101の処理により、満充電状態とされるため、その電力を停電時等の非常用電源として使用できる。なお、通常、消費モードの蓄電池61,62の電力が使用され、参照モードの蓄電池61,62の電力は使用されない。しかし、停電によってAC電源2等からAC機器6及びDC機器5に電力供給が不能となった場合であって、消費モードの蓄電池62,61の残容量がゼロとなったときには、参照モードの蓄電池62,61の電力をAC機器6及びDC機器5に供給することで、非常時において、より長期間に亘って、AC機器6及びDC機器5に電力供給が可能となる。
Since the
以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)蓄電池61,62の劣化率に基づき、同蓄電池61,62の正確な満充電容量が設定される。これにより、蓄電池61,62が劣化した場合でも、正確な満充電容量を基準としてSOC(残量率)に基づいて、残容量がより精度高く算出可能となる。
As described above, according to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) Based on the deterioration rate of the
(2)消費モード及び参照モードに設定された蓄電池61,62の放電に要する時間T1,T2を比較することで、消費モードの蓄電池61,62の劣化率が算出される。制御部51は、消費モードの蓄電池61,62の劣化率に基づき、同蓄電池61,62の満充電容量を設定する。これにより、消費モードの蓄電池61,62が劣化した場合でも、正確な満充電容量を基準として、SOCに基づいて、残容量がより精度高く算出可能となる。
(2) The deterioration rate of the
(3)消費モードの蓄電池61,62の満充電容量設定後に、参照モード及び消費モードの蓄電池61,62が切り替えられる。ここで、充放電が繰り返される消費モードの蓄電池61,62は、参照モードの蓄電池62,61に比べて劣化が進みやすい。その点、本発明によれば、所定期間毎に充放電が繰り返される消費モードの蓄電池61,62は、参照モードに切り替えられるため、蓄電池61,62の劣化を抑制することができ、蓄電池61,62の寿命を延ばすことができる。
(3) After setting the full charge capacity of the
(4)参照モードの蓄電池62,61は非常用の電源として使用される。よって、たとえ、消費モードの蓄電池61,62及びその他電力系統からの電力の供給が停止した場合でも、参照モードの蓄電池62,61からAC機器6、DC機器5等への電力供給が可能となる。
(4) The
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態においては、図3のフローチャートにおいて、ステップS101で示すように、参照モードの第2蓄電池62を満充電状態としていた。しかし、ステップS101において、参照モードの第2蓄電池62から電力を放電し、同第2蓄電池62の残容量をゼロとしてもよい。この場合には、第2蓄電池62の残容量はゼロであるため、自然放電が生じることはなく、同第2蓄電池62の寿命を長くすることができる。また、ステップS101を完全に省略してもよい。
In addition, the said embodiment can be implemented with the following forms which changed this suitably.
In the above embodiment, the
・上記実施形態においては、満充電時の電圧Vb1,Vb2(4.2V)からしきい値Vaである2.0Vとなるまでの時間T1,T2を計測していたが、しきい値Vaは2.0Vに限らない。例えば、しきい値Vaをより4.2Vに近い値とすることで、より短時間で時間T1,T2を計測でき、劣化率の算出、ひいては、容量設定の迅速化が期待できる。また、しきい値Vaをより小さい値とすることで、より精度よい時間T1,T2及びそれらに基づき劣化率を導出できる。また、両蓄電池61,62から電力をAC機器6及びDC機器5に供給する時間T1,T2を計測して、劣化率を算出することも可能である。
In the above embodiment, the times T1 and T2 from the fully charged voltages Vb1 and Vb2 (4.2V) to the threshold value Va of 2.0V are measured. It is not limited to 2.0V. For example, by setting the threshold value Va to a value closer to 4.2 V, the times T1 and T2 can be measured in a shorter time, and the deterioration rate can be calculated, and thus the capacity setting can be speeded up. In addition, by setting the threshold value Va to a smaller value, it is possible to derive a more accurate time T1, T2 and a deterioration rate based on them. It is also possible to calculate the deterioration rate by measuring times T1 and T2 during which power is supplied from both the
・上記実施形態においては、放電に要する時間T1,T2に基づき劣化率を算出していた。しかし、充電に要する時間T1,T2に基づき劣化率を算出することも可能である。この場合、例えば、電圧Vb1,Vb2が2.0Vから4.2Vに達するまでに要する時間T1,T2を計測して、時間T1,T2から劣化率を算出する。 In the above embodiment, the deterioration rate is calculated based on the times T1 and T2 required for discharging. However, it is also possible to calculate the deterioration rate based on the times T1 and T2 required for charging. In this case, for example, the times T1 and T2 required for the voltages Vb1 and Vb2 to reach from 4.2 V to 4.2 V are measured, and the deterioration rate is calculated from the times T1 and T2.
・上記実施形態においては、両コンバータ55,56の電圧検出回路63が電池電圧検出手段として電圧Vb1,Vb2を検出する機能を有していたが、両コンバータ55,56とは別に電圧Vb1,Vb2を検出する電圧検出装置等を設けてもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態においては、両蓄電池61,62において、参照モード及び消費モードを切り替えていた。しかし、例えば、予め第1蓄電池61を消費用とし、第2蓄電池62を参照用として、上記両モードの切り替えを行わなくてもよい。これにより、両モードの切り替えに係る処理等を省略できる。また、この場合、消費用の第1蓄電池61の満充電容量を100Whとするのに対し、例えば、参照用の第2蓄電池62の満充電容量を10Wh程度に小さくしてもよい。この場合、第2蓄電池62の電圧Vb2が4.2Vから2.0Vとなるまでに要する時間T2は短くなる。しかし、時間T1及び時間T2には一定の相関関係がある。すなわち、第1蓄電池61の劣化につれて、「時間T1/時間T2」は小さくなる。よって、時間T2に比例定数aを掛けることで、上記同様に「1−[時間T1/(時間T2×比例定数a)]」で劣化率を算出できる。なお、比例定数aは第1蓄電池61が劣化していない状態において、「時間T1/(時間T2×比例定数a)」が1となるように、換言すると、劣化率がゼロとなるように設定されている。このように、参照モードの第2蓄電池62を小容量とすることで、蓄電池ユニット16、ひいては、配電システム1をよりコンパクトに構成できる。
In the above embodiment, the reference mode and the consumption mode are switched between the
・上記実施形態においては、劣化率を算出する手段として、制御部51は、放電に要する時間T1,T2の比較演算を行っていた。しかし、劣化率が算出可能であれば、上記手段に限らず、例えば、各蓄電池61,62の放電量に基づき、劣化率を算出してもよい。ここで、劣化により蓄電池の満充電容量が小さくなるのに伴い、例えば、蓄電池の電圧を所定値だけ低下させた場合における蓄電池の放電量は小さくなる。従って、両蓄電池61,62の放電量の比較により、劣化率を算出することも可能である。これと同様に、両蓄電池61,62の充電量の比較により、劣化率を算出することも可能である。
In the above embodiment, as a means for calculating the deterioration rate, the
・上記実施形態においては、両蓄電池61,62の残量率(SOC)を算出する手段として、制御部51は、基準電圧Vm及び電圧検出回路63が検出する両蓄電池61,62の電圧Vb1,Vb2の比較を行っていた。しかし、残量率(SOC)が算出可能であれば、上記手段に限らず、例えば、各蓄電池61,62に流入出する電流(充放電電流)を検出するセンサを設け、同センサが検出する電流値を積算し、SOCを算出してもよい。
In the above embodiment, as means for calculating the remaining rate (SOC) of both
・上記実施形態においては、1対の蓄電池61,62が設けられていたが、蓄電池の数は、いくつであってもよい。蓄電池を多数設けることで、蓄電池の総容量を向上させることができる。また、単一の蓄電池で構成されていてもよい。この場合、消費モード及び参照モードの設定はされず、単一の蓄電池の劣化率は、例えば、以下のように算出される。すなわち、制御部51のメモリ51aに予め新品の蓄電池の放電に要する時間T2を記憶させておく。この時間T2は、上記実施形態における図5に示す第2蓄電池62の放電に要する時間T2に対応するものである。そして、制御部51は、例えば、満充電時における前記単一の蓄電池の電圧である4.2Vから放電によりしきい値Va(2.0V)以下となるまでの時間T1と、メモリ51aに記憶される時間T1との比較、正確には、図4のステップS208で行った演算により劣化率を算出できる。
In the above embodiment, the pair of
1…配電システム、2…商用交流電源(AC電源)、3…太陽電池、4…燃料電池、7…コントロールユニット、12…直交流接続線、13〜15…直流系電力線、16…蓄電池ユニット、51…制御部、51a…メモリ、51b…タイマ、53…太陽電池コンバータ、55…第1コンバータ、56…第2コンバータ、58…双方向コンバータ、61…第1蓄電池、62…第2蓄電池、63…電圧検出回路(電池電圧検出手段)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power distribution system, 2 ... Commercial alternating current power supply (AC power supply), 3 ... Solar cell, 4 ... Fuel cell, 7 ... Control unit, 12 ... Cross flow connection line, 13-15 ... DC system power line, 16 ... Storage battery unit, DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記蓄電池の残量率を算出する残量率算出手段と、
前記蓄電池の劣化率を算出する劣化率算出手段と、
所定期間毎に、前記劣化率算出手段により算出される前記蓄電池の劣化率に基づいて、前記蓄電池の満充電容量を設定し、同満充電容量を基準として前記残量率から前記蓄電池の残容量を算出する制御部と、を備える配電システム。 A storage battery connected to an electrical load so as to be able to supply power;
A remaining rate calculating means for calculating a remaining rate of the storage battery;
A deterioration rate calculating means for calculating a deterioration rate of the storage battery;
The full charge capacity of the storage battery is set based on the deterioration rate of the storage battery calculated by the deterioration rate calculation means for each predetermined period, and the remaining capacity of the storage battery is determined from the remaining capacity rate based on the full charge capacity. A power distribution system comprising: a control unit that calculates
前記蓄電池を複数設け、
前記各蓄電池の電圧を検出する電池電圧検出手段を備え、
前記制御部は、前記複数の蓄電池のうち少なくとも一つを電力の充放電に使用される消費モードの蓄電池に設定し、前記複数の蓄電池のうち、前記消費モードの蓄電池を除く、少なくとも一つを前記消費モードの蓄電池の劣化率の算出に供される参照モードに設定し、
前記劣化率算出手段は前記電池電圧検出手段により検出される前記参照モードの蓄電池及び前記消費モードの蓄電池の所定電圧幅の昇圧又は降圧に要する時間の比較に基づき、前記消費モードの蓄電池の劣化率を算出し、
前記制御部は前記算出された前記消費モードの蓄電池の劣化率に基づいて、前記消費モードの蓄電池の満充電容量を設定して、同満充電容量を基準として前記残量率から前記消費モードの蓄電池の残容量を算出することを特徴とする配電システム。 The power distribution system according to claim 1,
A plurality of the storage batteries are provided,
Battery voltage detecting means for detecting the voltage of each storage battery,
The control unit sets at least one of the plurality of storage batteries as a consumption mode storage battery used for charging and discharging electric power, and removes at least one of the plurality of storage batteries from the consumption mode storage battery. Set to the reference mode used for calculating the deterioration rate of the storage battery in the consumption mode,
The deterioration rate calculating means is based on a comparison of time required for stepping up or stepping down a predetermined voltage width of the reference mode storage battery and the consumption mode storage battery detected by the battery voltage detection means. To calculate
The control unit sets a full charge capacity of the storage battery in the consumption mode based on the calculated deterioration rate of the storage battery in the consumption mode, and determines the consumption mode from the remaining rate based on the full charge capacity. A power distribution system for calculating a remaining capacity of a storage battery.
前記制御部は、前記消費モードの蓄電池の満充電容量を設定した後、前記消費モードの蓄電池を参照モードに、前記参照モードの蓄電池を消費モードに切り替えることを特徴とする配電システム。 The power distribution system according to claim 2.
The control unit switches a storage battery in the consumption mode to a reference mode and switches a storage battery in the reference mode to a consumption mode after setting a full charge capacity of the storage battery in the consumption mode.
前記参照モードの蓄電池を非常用の電源として使用することを特徴とする配電システム。 In the power distribution system according to claim 2 or 3,
A power distribution system using the reference mode storage battery as an emergency power source.
前記参照モードの蓄電池を消費モードの蓄電池に比して満充電容量の小さい蓄電池を使用することを特徴とする配電システム。 The power distribution system according to claim 2.
A power distribution system using a storage battery having a small full charge capacity as a storage battery in the reference mode as compared with a storage battery in a consumption mode.
所定期間毎に、充電時又は放電時における前記参照モードの蓄電池及び前記消費モードの蓄電池の所定電圧幅の昇圧又は降圧に要する時間の比較に基づき、前記消費モードの蓄電池の劣化率を算出し、
さらに、前記消費モードの蓄電池の劣化率に基づいて、前記消費モードの蓄電池の満充電容量を設定し、同満充電容量を基準として残量率から前記消費モードの蓄電池の残容量を算出する蓄電池残容量算出方法。 At least one of a plurality of storage batteries connected to an electric load so as to be able to supply power is set as a storage battery in a consumption mode used for charging and discharging power, and the storage battery in the consumption mode is excluded from the plurality of storage batteries , After setting at least one of the reference mode for calculation of the deterioration rate of the storage battery,
For each predetermined period, based on the comparison of the time required for boosting or stepping down the predetermined voltage width of the storage battery in the reference mode and the storage battery in the consumption mode at the time of charging or discharging, the deterioration rate of the storage battery in the consumption mode is calculated,
Further, based on the deterioration rate of the storage battery in the consumption mode, the full charge capacity of the storage battery in the consumption mode is set, and the remaining capacity of the storage battery in the consumption mode is calculated from the remaining capacity rate based on the full charge capacity Remaining capacity calculation method.
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