JP2015220873A - Power storage device - Google Patents

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JP2015220873A JP2014102935A JP2014102935A JP2015220873A JP 2015220873 A JP2015220873 A JP 2015220873A JP 2014102935 A JP2014102935 A JP 2014102935A JP 2014102935 A JP2014102935 A JP 2014102935A JP 2015220873 A JP2015220873 A JP 2015220873A
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小野澤 誠
Makoto Onozawa
誠 小野澤
宮本 真
Makoto Miyamoto
真 宮本
渡辺 均
Hitoshi Watanabe
均 渡辺
直晃 荻野
Naoaki Ogino
直晃 荻野
真吾 上野
Shingo Ueno
真吾 上野
義浩 遠藤
Yoshihiro Endo
義浩 遠藤
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Yutaka Electric Mfg Co Ltd
Maxell Holdings Ltd
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Yutaka Electric Mfg Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power storage device that can drive a secondary battery with power from the external.SOLUTION: A power storage device 1 has an AC input terminal 2 for inputting AC power from the external, a secondary battery 4, a converter 3 for converting AC power input from the AC input terminal 2 to DC power and outputting the DC power to the secondary battery 4, and converting DC power output from the secondary battery 4 to AC power, an AC output terminal 9 for outputting the AC power converted by the converter 3, a battery managing unit for achieving information representing the state of the secondary battery 4 and controlling charging/discharging of the secondary battery 4, a first power supplier 5a for converting AC power input from the AC input terminal 2 and supplying the power to the converter 3, and a second power supplier 5b for converting AC power input from the AC input terminal 2 and supplying the power to the battery managing unit 16.

Description

本発明は、蓄電池を用いた蓄電装置の技術に関する。   The present invention relates to a technology of a power storage device using a storage battery.

近年、蓄電池を用いた様々な蓄電システムが提案されている。例えば、下記特許文献1には、交流電源が停電など異常状態になった場合に、鉛蓄電池等の蓄電手段からの直流電圧を交流電圧に変換して負荷へ出力する無停電電源装置が開示されている。   In recent years, various power storage systems using storage batteries have been proposed. For example, Patent Document 1 below discloses an uninterruptible power supply that converts a DC voltage from a power storage means such as a lead-acid battery into an AC voltage and outputs it to a load when the AC power supply is in an abnormal state such as a power failure. ing.

また、蓄電システムは、電力系統に接続されて、エネルギー管理システムによる制御に従って負荷に対して電力を供給する形態で用いられることがある(例えば、下記特許文献2参照)。これにより、電力系統の需給バランスや負荷の使用状況等に応じて効率よく負荷に対して電力を供給することが可能になる。上記のような、無停電電源装置や、系統と連携して動作する蓄電システムにおける蓄電池は、電力系統等の交流電源に接続される負荷に対して電力を供給することが求められる。   In addition, the power storage system may be used in a form that is connected to a power system and supplies power to a load according to control by the energy management system (for example, see Patent Document 2 below). As a result, it is possible to efficiently supply power to the load in accordance with the power supply / demand balance of the power system, the load usage status, and the like. A storage battery in an uninterruptible power supply device or a power storage system that operates in cooperation with the system as described above is required to supply power to a load connected to an AC power source such as a power system.

特開2011−45153号公報JP 2011-45153 A 特開2013−233070号公報JP 2013-233300 A

蓄電池の制御回路やインバータ回路を駆動するための電力は、蓄電池から供給することができる。ここで、蓄電池の制御回路やインバータ回路を駆動させるための電力を、例えば、電力系統等の外部から入力される交流電力でまかなうことができれば、より多くの電力を、蓄電池から負荷に供給することができる。従来技術では、外部から電力を用いて蓄電池を効率的に駆動させるための仕組みはなかった。そこで、本願は、外部からの電力を用いて蓄電池を効率的に駆動させることができる蓄電装置を開示する。   Electric power for driving the storage battery control circuit and the inverter circuit can be supplied from the storage battery. Here, if the power for driving the storage battery control circuit and the inverter circuit can be supplied by, for example, AC power input from the outside of the power system or the like, more power is supplied from the storage battery to the load. Can do. In the prior art, there is no mechanism for efficiently driving the storage battery using electric power from the outside. Therefore, the present application discloses a power storage device that can efficiently drive a storage battery using external power.

本発明の1つの実施形態における蓄電装置は、外部からの交流電力を入力するための交流入力端子と、蓄電池と、前記交流入力端子から入力された交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池へ出力するとともに、前記蓄電池から出力された直流電力を交流電力に変換する変換部と、前記変換部によって変換された交流電力を出力するための交流出力端子と、前記蓄電池の状態を示す情報を取得し、前記蓄電池の充放電を制御する電池管理部と、前記交流入力端子から入力された前記交流電力を変換して、前記変換部へ電力を供給する第1電力供給部と、前記交流入力端子から入力された前記交流電力を変換して、前記電池管理部へ電力を供給する第2電力供給部とを備える。   The power storage device according to one embodiment of the present invention includes an AC input terminal for inputting AC power from the outside, a storage battery, and AC power input from the AC input terminal into DC power to the storage battery. Outputs and converts the DC power output from the storage battery into AC power, the AC output terminal for outputting the AC power converted by the converter, and information indicating the state of the storage battery A battery management unit that controls charging / discharging of the storage battery, a first power supply unit that converts the AC power input from the AC input terminal and supplies power to the conversion unit, and the AC input terminal. A second power supply unit that converts the alternating current power input from the power source and supplies power to the battery management unit.

本願開示によれば、外部からの電力を用いて蓄電池を効率的に駆動させる蓄電装置が実現できる。   According to the present disclosure, a power storage device that efficiently drives a storage battery using external power can be realized.

図1は、蓄電装置の構成例を示す機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the power storage device. 図2は、蓄電装置の詳細な構成例を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a detailed configuration example of the power storage device. 図3は、図2におけるインバータの回路構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration example of the inverter in FIG.

本発明の1つの実施形態における蓄電装置は、外部からの交流電力を入力するための交流入力端子と、蓄電池と、前記交流入力端子から入力された交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池へ出力するとともに、前記蓄電池から出力された直流電力を交流電力に変換する変換部と、前記変換部によって変換された交流電力を出力するための交流出力端子と、前記蓄電池の状態を示す情報を取得し、前記蓄電池の充放電を制御する電池管理部と、前記交流入力端子から入力された前記交流電力を変換して、前記変換部へ電力を供給する第1電力供給部と、前記交流入力端子から入力された前記交流電力を変換して、前記電池管理部へ供給する第2電力供給部とを備える。   The power storage device according to one embodiment of the present invention includes an AC input terminal for inputting AC power from the outside, a storage battery, and AC power input from the AC input terminal into DC power to the storage battery. Outputs and converts the DC power output from the storage battery into AC power, the AC output terminal for outputting the AC power converted by the converter, and information indicating the state of the storage battery A battery management unit that controls charging / discharging of the storage battery, a first power supply unit that converts the AC power input from the AC input terminal and supplies power to the conversion unit, and the AC input terminal. A second power supply unit that converts the alternating-current power input from and supplies the alternating-current power to the battery management unit.

上記構成1によれば、交流入力端子から入力される交流電力は、第1電力供給部及び第2電力供給部によって、それぞれ、変換され、変換部及び電池管理部へ別々に供給される。このように、変換部へ電力を供給する第1電力供給部及び、電池管理部へ電力を供給する第2電力供給部を別個に設けることにより、変換部及び電池管理部それぞれに電力を供給する経路を分けることができる。そのため、変換部と電池管理部との間の干渉が抑えられ、効率的な蓄電池の駆動が可能になる。   According to the said structure 1, the alternating current power input from an alternating current input terminal is each converted by the 1st power supply part and the 2nd power supply part, and is separately supplied to a conversion part and a battery management part. As described above, by separately providing the first power supply unit that supplies power to the conversion unit and the second power supply unit that supplies power to the battery management unit, power is supplied to each of the conversion unit and the battery management unit. The route can be divided. Therefore, interference between the conversion unit and the battery management unit is suppressed, and efficient storage battery driving becomes possible.

上記構成において、前記変換部は、前記交流入力端子と前記蓄電池との間をトランスレス方式の変換器を用いて、絶縁しないで接続することができる。これにより、トランスを用いずに、変換部を構成できるので、蓄電装置を小型化することができる。また、変換部の電力供給部と、電池管理部の電力供給部とが別々に設けられているので、前記交流入力端子に対して絶縁されてない変換部に起因するノイズの電池管理部への影響をより抑制することができる。   The said structure WHEREIN: The said conversion part can connect between the said AC input terminal and the said storage battery using a transformer-less converter, without insulation. Thereby, since a conversion part can be comprised without using a transformer, an electrical storage apparatus can be reduced in size. Moreover, since the power supply unit of the conversion unit and the power supply unit of the battery management unit are provided separately, noise caused by the conversion unit not insulated from the AC input terminal to the battery management unit The influence can be further suppressed.

上記構成において、前記第1電力供給部及び前記第2電力供給部は、それぞれ、絶縁型変換器を有することができる。これにより、変換部と電池管理部との干渉をより少なくすることができる。   The said structure WHEREIN: Each of the said 1st power supply part and the said 2nd power supply part can have an insulation type converter. Thereby, interference with a conversion part and a battery management part can be decreased more.

前記蓄電装置は、前記蓄電池を複数含む少なくとも1つの電池パックと、前記電池パック毎に設けられ、前記電池パックに含まれる蓄電池の状態を監視する電池監視部とをさらに備えることができる。前記電池監視部は、前記交流入力端子に対して絶縁されずに接続され、前記電池管理部は、前記電池監視部から前記蓄電池の状態を示す情報を取得し、前記蓄電池の充放電を制御することができる。これにより、蓄電池を複数用いた構成においても、変換部と電池管理部との間の干渉が抑えられ、効率的な蓄電池の駆動が可能になる。   The power storage device may further include at least one battery pack including a plurality of the storage batteries, and a battery monitoring unit that is provided for each of the battery packs and monitors a state of the storage battery included in the battery pack. The battery monitoring unit is connected to the AC input terminal without being insulated, and the battery management unit acquires information indicating the state of the storage battery from the battery monitoring unit and controls charging / discharging of the storage battery. be able to. Thereby, even in the configuration using a plurality of storage batteries, interference between the conversion unit and the battery management unit is suppressed, and efficient driving of the storage battery becomes possible.

前記蓄電装置は、前記蓄電池の状態を示すデータを外部へ送信するとともに、前記蓄電池の状態を示すデータに基づいて生成された制御データを外部から受信する通信部と、前記制御データに基づいて、前記蓄電池の動作を制御する制御部と、前記交流入力端子から入力された前記交流電力を変換して、前記制御部へ電力を供給する第3電力供給部と、前記交流力端子から入力された前記交流電力を変換して、前記通信部へ電力を供給する第4電力供給部と、をさらに備えることができる。これにより、変換部、電池管理部、通信部、及び制御部の間の干渉によるノイズを低減することができる。   The power storage device transmits data indicating the state of the storage battery to the outside and, based on the control data, a communication unit that receives control data generated based on the data indicating the state of the storage battery from the outside, A control unit that controls the operation of the storage battery, a third power supply unit that converts the AC power input from the AC input terminal and supplies power to the control unit, and is input from the AC power terminal And a fourth power supply unit that converts the AC power and supplies power to the communication unit. Thereby, the noise by interference between a conversion part, a battery management part, a communication part, and a control part can be reduced.

前記蓄電池は、リチウムイオン蓄電池とすることができる。これにより、リチウムイオン蓄電池の電圧又は温度等、電池状態に基づく制御を、効率よく実行することが可能になる。特に、リチウムイオン電池は、安全に取扱うために各電池セルの電圧、電流、及び温度等の管理が重要となる。このため、リチウムイオン蓄電池を用いる際には、上記電圧、電流、及び温度等を検出し、この情報を基にリチウムイオン蓄電池の動作を制御するメカニズムを蓄電池に搭載することが好ましい。そのための制御回路等を効率よく駆動させることも、蓄電装置の性能の観点から重要となる。本願に開示する蓄電装置を、このリチウムイオン蓄電池と組合せる事により、上記効率性と安全性を兼備えた蓄電装置を提供することができる。   The storage battery may be a lithium ion storage battery. This makes it possible to efficiently execute control based on the battery state such as the voltage or temperature of the lithium ion storage battery. In particular, it is important to manage the voltage, current, temperature, etc. of each battery cell in order to handle lithium ion batteries safely. For this reason, when using a lithium ion storage battery, it is preferable to mount the mechanism which detects the said voltage, electric current, temperature, etc., and controls operation | movement of a lithium ion storage battery based on this information in a storage battery. It is also important from the viewpoint of the performance of the power storage device to efficiently drive a control circuit for that purpose. By combining the power storage device disclosed in the present application with this lithium ion storage battery, a power storage device having both efficiency and safety can be provided.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated. In addition, in order to make the explanation easy to understand, in the drawings referred to below, the configuration is shown in a simplified or schematic manner, or some components are omitted. Further, the dimensional ratio between the constituent members shown in each drawing does not necessarily indicate an actual dimensional ratio.

(蓄電装置の構成例)
図1は、本実施形態における蓄電装置の構成例を示す機能ブロック図である。図1に示す蓄電装置1は、交流入力端子2、変換部3、リチウムイオン蓄電池4、監視部6、電池管理部16、通信部7、制御部8及び交流出力端子9を備える。交流入力端子2は、外部から交流電力の入力を受け付ける端子である。交流入力端子2は、例えば、電力系統に接続される。この場合、系統からの交流電力が、交流入力端子2に入力される。
(Configuration example of power storage device)
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the power storage device according to the present embodiment. The power storage device 1 illustrated in FIG. 1 includes an AC input terminal 2, a conversion unit 3, a lithium ion storage battery 4, a monitoring unit 6, a battery management unit 16, a communication unit 7, a control unit 8, and an AC output terminal 9. The AC input terminal 2 is a terminal that receives an input of AC power from the outside. The AC input terminal 2 is connected to a power system, for example. In this case, AC power from the system is input to the AC input terminal 2.

変換部3は、交流入力端子2から入力された交流電力を直流電力に変換して蓄電池4へ出力する。また、変換部3は、蓄電池4から出力された直流電力を交流電力に変換する。変換部3は、例えば、インバータを用いて構成することができる。変換部3の構成は特定のものに限定されない。例えば、交流を直流に変換する整流器と、直流を交流へ変換するインバータとの組み合わせ、又は、双方向インバータ等により、変換部3を構成することができる。なお、変換部3で変換された交流電力は、交流出力端子9から負荷20へ供給される。交流出力端子9は、例えば、負荷20を接続可能なコンセントにすることができる。なお、交流入力端子2及び交流出力端子9の形態は、特定のものに限られない。   The conversion unit 3 converts AC power input from the AC input terminal 2 into DC power and outputs the DC power to the storage battery 4. Moreover, the conversion part 3 converts the direct-current power output from the storage battery 4 into alternating current power. The conversion part 3 can be comprised using an inverter, for example. The configuration of the conversion unit 3 is not limited to a specific one. For example, the conversion unit 3 can be configured by a combination of a rectifier that converts alternating current to direct current and an inverter that converts direct current to alternating current, a bidirectional inverter, or the like. The AC power converted by the conversion unit 3 is supplied from the AC output terminal 9 to the load 20. For example, the AC output terminal 9 can be an outlet to which the load 20 can be connected. In addition, the form of the alternating current input terminal 2 and the alternating current output terminal 9 is not restricted to a specific thing.

蓄電池4には、リチウムイオン蓄電池、鉛蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、その他、エネルギーを蓄えることが可能な二次電池を用いることができる。また、蓄電池4は、複数の電池の組み合わせであってもよい。蓄電池4は、制御部8からの制御にしたがって、変換部3からの直流電力によって充電される。また、蓄電池4は、蓄積したエネルギーを直流電力として変換部3へ出力する。   As the storage battery 4, a lithium ion storage battery, a lead storage battery, a nickel / cadmium storage battery, a nickel / hydrogen storage battery, and other secondary batteries capable of storing energy can be used. The storage battery 4 may be a combination of a plurality of batteries. The storage battery 4 is charged with DC power from the conversion unit 3 in accordance with control from the control unit 8. Moreover, the storage battery 4 outputs the stored energy to the conversion unit 3 as DC power.

電池管理部16は、蓄電池4の温度、電流、電圧、残量等の状態を示すデータを取得し、取得したデータに基づいて、蓄電池4の充放電動作を制御する。電池管理部16は、例えば、後述するように、蓄電池4の電流、電圧又は温度等を検出する電池監視部から蓄電池4の状態を示すデータを取得することができる。或は、電池管理部16が、蓄電池4の電流、電圧又は温度等を検出する機能を有していてもよい。   The battery management unit 16 acquires data indicating the state of the storage battery 4 such as temperature, current, voltage, and remaining amount, and controls the charge / discharge operation of the storage battery 4 based on the acquired data. The battery management part 16 can acquire the data which show the state of the storage battery 4 from the battery monitoring part which detects the electric current, voltage, temperature, etc. of the storage battery 4 so that it may mention later. Alternatively, the battery management unit 16 may have a function of detecting the current, voltage, temperature, or the like of the storage battery 4.

電力供給部5は、交流入力端子から入力された交流電力の電圧等の特性を、所定の特性に変換し、蓄電装置1の各部に供給する。図1に示す例では、電力供給部5は、変換部3に電力を供給する第1電力供給部5aと、電池管理部16へ電力を供給する第2電力供給部5bとを備える。   The power supply unit 5 converts characteristics such as the voltage of the AC power input from the AC input terminal into predetermined characteristics and supplies the converted characteristics to each unit of the power storage device 1. In the example illustrated in FIG. 1, the power supply unit 5 includes a first power supply unit 5 a that supplies power to the conversion unit 3 and a second power supply unit 5 b that supplies power to the battery management unit 16.

第1電力供給部5aは、交流入力端子2から入力された交流電力を、変換部3を駆動させるのに適した電力に変換して変換部3へ供給する。例えば、変換部3が、インバータを含む場合、第1電力供給部5aは、インバータを駆動させるための電圧を、交流入力端子2から入力された交流電力から、生成する。   The first power supply unit 5 a converts AC power input from the AC input terminal 2 into power suitable for driving the conversion unit 3 and supplies the converted power to the conversion unit 3. For example, when the conversion unit 3 includes an inverter, the first power supply unit 5 a generates a voltage for driving the inverter from the AC power input from the AC input terminal 2.

第2電力供給部5bは、交流入力端子2から入力された交流電力を、電池管理部16を駆動させるのに適した電力に変換して電池管理部16へ供給する。図1に示す例では、第2電力供給部5bは、電池管理部16のみへ電力を提供する、電池管理部16専用の電力供給部となっている。すなわち、電池管理部16は、交流入力端子から入力される電力を用いた専用電源を有する構成になっている。   The second power supply unit 5 b converts the AC power input from the AC input terminal 2 into power suitable for driving the battery management unit 16 and supplies the power to the battery management unit 16. In the example illustrated in FIG. 1, the second power supply unit 5 b is a power supply unit dedicated to the battery management unit 16 that supplies power only to the battery management unit 16. That is, the battery management unit 16 is configured to have a dedicated power source using power input from the AC input terminal.

このように、電池管理部16が、専用電源を有する構成により、電池管理部16がノイズの影響を受けにくくすることができる。本例では、変換部3及び電池管理部16のそれぞれに電力を供給する、第1電力供給部5a、及び第2電力供給部5bを別個に設けることで、変換部3と、電池管理部16との間で、電力供給部5を介してノイズ信号が伝播しにくくなる。例えば、交流入力端子2が接続された一次側のグランドの変動や、交流出力端子9が接続された負荷20のグランドの変動が、変換部3や電力供給部5を通して、電池管理部16へ伝わりにくくなる。   As described above, the configuration in which the battery management unit 16 has the dedicated power source can make the battery management unit 16 less susceptible to noise. In the present example, the conversion unit 3 and the battery management unit 16 are provided separately by providing the first power supply unit 5a and the second power supply unit 5b that supply power to the conversion unit 3 and the battery management unit 16, respectively. The noise signal is less likely to propagate through the power supply unit 5. For example, a change in the ground on the primary side to which the AC input terminal 2 is connected and a change in the ground of the load 20 to which the AC output terminal 9 is connected are transmitted to the battery management unit 16 through the conversion unit 3 and the power supply unit 5. It becomes difficult.

なお、第1電力供給部5aの電圧変換器及び、第2電力供給部5bの電圧変換器は、いずれもトランスを用いた絶縁型変換器とすることができる。これにより、第1電力供給部5aと第2電力供給部5bとの間を絶縁することができる。この場合、変換部3と、電池管理部16との間で、ノイズ信号がさらに伝播しにくくなる。   Note that the voltage converter of the first power supply unit 5a and the voltage converter of the second power supply unit 5b can both be an insulation type converter using a transformer. Thereby, between the 1st electric power supply part 5a and the 2nd electric power supply part 5b can be insulated. In this case, the noise signal is more difficult to propagate between the conversion unit 3 and the battery management unit 16.

(蓄電装置の詳細な構成例)
図2は、蓄電装置の詳細な構成例を示す機能ブロック図である。図2に示す蓄電装置1は、交流入力端子2、変換部3、リチウムイオン蓄電池4、監視部6及び電池管理部16を収容する電池パック40a、40b、通信部7、制御部8並びに交流出力端子9を備える。
(Detailed configuration example of power storage device)
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a detailed configuration example of the power storage device. The power storage device 1 shown in FIG. 2 includes an AC input terminal 2, a conversion unit 3, a lithium ion storage battery 4, a monitoring unit 6, and a battery management unit 16, battery packs 40a and 40b, a communication unit 7, a control unit 8, and an AC output. A terminal 9 is provided.

変換部3は、交流入力端子2から入力された交流電力を直流電力に変換してリチウムイオン蓄電池4へ出力する。また、変換部3は、リチウムイオン蓄電池4から出力された直流電力を交流電力に変換する。変換部3によって変換された交流電力は、交流出力端子9から出力される。図2に示す例では、変換部3は、交流入力端子2とリチウムイオン蓄電池4との間を絶縁しないで接続する非絶縁型電圧変換器により構成される。   The converter 3 converts AC power input from the AC input terminal 2 into DC power and outputs the DC power to the lithium ion storage battery 4. Moreover, the conversion part 3 converts the direct current power output from the lithium ion storage battery 4 into alternating current power. The AC power converted by the conversion unit 3 is output from the AC output terminal 9. In the example illustrated in FIG. 2, the conversion unit 3 is configured by a non-insulated voltage converter that connects the AC input terminal 2 and the lithium ion storage battery 4 without insulation.

蓄電池の構成として、リチウムイオン蓄電池4のセルを複数組み合わせて電池パック40a、40bを形成することができる。本例では、電池パックは複数設けられる。各電池パック40a、40bには監視部6が設けられる。監視部6は、電池パック40a、40bに含まれるリチウムイオン蓄電池4の状態を監視する。監視部6は、例えば、リチウムイオン蓄電池4の温度、電流、電圧、残量等の状態を検出する。検出されたリチウムイオン蓄電池4の状態を示す信号又はデータは、電池管理部16に送信される。電池管理部16は、監視部6からリチウムイオン蓄電池4の状態を示す情報を取得し、この情報に基づいて、リチウムイオン蓄電池4の充放電を制御する。   As a configuration of the storage battery, a plurality of cells of the lithium ion storage battery 4 can be combined to form the battery packs 40a and 40b. In this example, a plurality of battery packs are provided. Each battery pack 40a, 40b is provided with a monitoring unit 6. The monitoring unit 6 monitors the state of the lithium ion storage battery 4 included in the battery packs 40a and 40b. The monitoring unit 6 detects the state of the lithium ion storage battery 4 such as temperature, current, voltage, and remaining amount, for example. A signal or data indicating the detected state of the lithium ion storage battery 4 is transmitted to the battery management unit 16. The battery management unit 16 acquires information indicating the state of the lithium ion storage battery 4 from the monitoring unit 6 and controls charging / discharging of the lithium ion storage battery 4 based on this information.

監視部6及び電池管理部16は、交流入力端子2に対して絶縁されずに接続される。そのため、監視部6及び電池管理部16は、交流入力端子2に対する非絶縁部、すなわち、交流電力が入力される一次側で動作することになる。そのため、監視部6は、リチウムイオン蓄電池4の電池電圧、電池電流、電池温度を監視する。監視部6は、リチウムイオン蓄電池4の異常を検出した場合には、変換部3とリチウムイオン蓄電池4との接続を切断するスイッチ(リレー61)を備えることができる。   The monitoring unit 6 and the battery management unit 16 are connected to the AC input terminal 2 without being insulated. Therefore, the monitoring unit 6 and the battery management unit 16 operate on a non-insulating unit with respect to the AC input terminal 2, that is, a primary side to which AC power is input. Therefore, the monitoring unit 6 monitors the battery voltage, battery current, and battery temperature of the lithium ion storage battery 4. The monitoring unit 6 may include a switch (relay 61) that disconnects the conversion unit 3 and the lithium ion storage battery 4 when an abnormality of the lithium ion storage battery 4 is detected.

また、電池管理部16は、監視部6から定期的にリチウムイオン蓄電池4の状態を示すデータを受信することができる。電池管理部16が受信したリチウムイオン蓄電池4の状態を示すデータは、例えば、制御部8及び通信部7を通じて、外部へ発信される。この場合、通信部7は、外部から、このリチウムイオン蓄電池4の状態を示すデータに基づいて生成された制御データを受信することができる。制御部8は、制御データに基づいて、リチウムイオン蓄電池4の動作を制御する。これにより、リチウムイオン蓄電池4の状態を、蓄電装置1の外部において遠隔監視することができる。また、外部から制御データを送信することにより、蓄電装置1を外部から遠隔制御することができる。   Further, the battery management unit 16 can receive data indicating the state of the lithium ion storage battery 4 from the monitoring unit 6 periodically. Data indicating the state of the lithium ion storage battery 4 received by the battery management unit 16 is transmitted to the outside through the control unit 8 and the communication unit 7, for example. In this case, the communication unit 7 can receive control data generated based on data indicating the state of the lithium ion storage battery 4 from the outside. The control unit 8 controls the operation of the lithium ion storage battery 4 based on the control data. Thereby, the state of the lithium ion storage battery 4 can be remotely monitored outside the power storage device 1. Moreover, the power storage device 1 can be remotely controlled from the outside by transmitting control data from the outside.

図2に示す例では、蓄電装置1は、筐体としてのフレーム22を有する。変換部3、電池パック40a、40b、電力供給部5、電池管理部16、通信部7及び制御部8は、フレーム22内に配置される。   In the example illustrated in FIG. 2, the power storage device 1 includes a frame 22 as a housing. The conversion unit 3, the battery packs 40 a and 40 b, the power supply unit 5, the battery management unit 16, the communication unit 7, and the control unit 8 are arranged in the frame 22.

変換部3は、トランスレスのインバータ32及びトランスレスのDC/DCコンバータ31を有する。インバータ32は、交流入力端子2、交流出力端子9及びDC/DCコンバータ31に接続されている。インバータ32は、交流入力端子2から入力された交流電力を直流に変換してDC/DCコンバータ31に出力する。また、インバータ32は、DC/DCコンバータ31から入力された直流電力を交流に変換して交流出力端子9から出力する。   The conversion unit 3 includes a transformerless inverter 32 and a transformerless DC / DC converter 31. The inverter 32 is connected to the AC input terminal 2, the AC output terminal 9, and the DC / DC converter 31. The inverter 32 converts AC power input from the AC input terminal 2 into DC and outputs the DC power to the DC / DC converter 31. The inverter 32 converts the DC power input from the DC / DC converter 31 into AC and outputs the AC power from the AC output terminal 9.

図2では、図示していないが、交流入力端子2とインバータ32との間に、交流リレーが配置されてもよい。この交流リレーは、交流入力端子2と変換部3間の接続のON/OFFを制御する。これにより、蓄電装置1を、無停電電源(UPS)として動作させることができる。例えば、交流入力端子2から入力された電力系統の交流電力を負荷20へ供給する外部電力供給モードでは、交流リレーをONにして、交流入力端子2と変換部3間を接続する。蓄電池4を電源とする電力を負荷20へ供給する電池電力供給モードでは、交流リレーをOFFにして、交流入力端子2と変換部3間の接続を切断することができる。   Although not shown in FIG. 2, an AC relay may be disposed between the AC input terminal 2 and the inverter 32. This AC relay controls ON / OFF of the connection between the AC input terminal 2 and the conversion unit 3. Thereby, the electrical storage apparatus 1 can be operated as an uninterruptible power supply (UPS). For example, in the external power supply mode in which AC power of the power system input from the AC input terminal 2 is supplied to the load 20, the AC relay is turned ON and the AC input terminal 2 and the conversion unit 3 are connected. In the battery power supply mode in which power supplied from the storage battery 4 is supplied to the load 20, the AC relay can be turned off to disconnect the connection between the AC input terminal 2 and the conversion unit 3.

DC/DCコンバータ31は、インバータ32で出力された直流電力の電圧をリチウムイオン蓄電池4に適合する電圧に変えて、リチウムイオン蓄電池4へ出力する。また、DC/DCコンバータ31は、リチウムイオン蓄電池4から出力された直流電力の電圧を変えてインバータ32へ出力する。   The DC / DC converter 31 changes the voltage of the DC power output from the inverter 32 to a voltage suitable for the lithium ion storage battery 4 and outputs it to the lithium ion storage battery 4. In addition, the DC / DC converter 31 changes the voltage of the DC power output from the lithium ion storage battery 4 and outputs it to the inverter 32.

変換部3は、このようにトランスレス方式のインバータ32及びDC/DCコンバータ31を用いることで、小型化できる。トランスレス方式のインバータ32及びDC/DCコンバータ31の回路構成は、特定のものに限定されないが、例えば、フルブリッジ型の半導体スイッチング素子を用いて、トランスレス方式のインバータを構成することができる。   The converter 3 can be reduced in size by using the transformerless inverter 32 and the DC / DC converter 31 in this way. The circuit configurations of the transformerless inverter 32 and the DC / DC converter 31 are not limited to specific ones. For example, a transformerless inverter can be configured using a full-bridge semiconductor switching element.

図3は、図2のインバータ32の回路構成の一例を示す図である。図3に示す回路例では、トランスレス方式のフルブリッジインバータが用いられる。具体的には、交流入力端子2a、2bとリチウムイオン蓄電池4の端子4a、4bとの間に、フルブリッジ型のインバータ回路321が配置される。交流入力端子2a、2bと、インバータ回路321との間には、スイッチング素子S2、S3が設けられる。   FIG. 3 is a diagram showing an example of a circuit configuration of the inverter 32 of FIG. In the circuit example shown in FIG. 3, a transformerless full-bridge inverter is used. Specifically, a full-bridge inverter circuit 321 is disposed between the AC input terminals 2 a and 2 b and the terminals 4 a and 4 b of the lithium ion storage battery 4. Switching elements S2 and S3 are provided between the AC input terminals 2a and 2b and the inverter circuit 321.

インバータ回路321は、直列に接続された第1スイッチング素子群S4、S5及び、同様に直列に接続された第2スイッチング素子群S6、S7を備える。第1スイッチング素子群S4、S5と第2スイッチング素子群S6、S7は、いずれもリチウムイオン蓄電池4に対して並列に接続されている。スイッチング素子S4、S5間のノードは、交流入力端子2bと交流出力端子9bとをつなぐ線路上のノードに接続される。同様に、スイッチングS6、S7間のノードは、交流入力端子2aと交流出力端子9aとをつなぐ線路に、コイルL1を介して接続される。スイッチング素子S4〜S7は、例えば、IGBT又はMOSFET等の半導体スイッチング素子を用いることができる。   The inverter circuit 321 includes first switching element groups S4 and S5 connected in series, and second switching element groups S6 and S7 connected in series as well. The first switching element groups S4 and S5 and the second switching element groups S6 and S7 are all connected in parallel to the lithium ion storage battery 4. A node between the switching elements S4 and S5 is connected to a node on a line connecting the AC input terminal 2b and the AC output terminal 9b. Similarly, a node between the switching S6 and S7 is connected to a line connecting the AC input terminal 2a and the AC output terminal 9a via the coil L1. For example, semiconductor switching elements such as IGBTs or MOSFETs can be used as the switching elements S4 to S7.

また、交流入力端子2aと交流出力端子9aとをつなぐ線路上のノードと、交流入力端子2bと交流出力端子9bとをつなぐ線路上のノードとの間には、容量C2が接続される。すなわち、インバータ回路321と交流出力端子9a、9bとの間には、コイルL1が直列に接続され、容量C2が並列に接続されている。   A capacitor C2 is connected between a node on the line connecting the AC input terminal 2a and the AC output terminal 9a and a node on the line connecting the AC input terminal 2b and the AC output terminal 9b. That is, the coil L1 is connected in series and the capacitor C2 is connected in parallel between the inverter circuit 321 and the AC output terminals 9a and 9b.

図3に示す回路構成のインバータ32は、コイルL1、容量C2及びスイッチング素子S1〜S7を含むが、トランスは含まない。図3の回路において、例えば、コイルL1の代わりにトランスを設けることも考えられる。この場合、例えば、50Hzのトランスを設けると、回路が大きくなる。そのため、図3のように、コイルL1を設けることによって、トランスを設ける場合に比べて格段に小型に形成できる。その結果、インバータ32を小型にでき、ひいては、蓄電装置1全体を小型化することができる。なお、図3に示す構成では、リチウムイオン蓄電池4に、交流入力端子2a、2bの電圧がかかることになる。そのため、リチウムイオン蓄電池4と、これを収容するケースとの間は、基礎絶縁されることが好ましい。   The inverter 32 having the circuit configuration shown in FIG. 3 includes a coil L1, a capacitor C2, and switching elements S1 to S7, but does not include a transformer. In the circuit of FIG. 3, for example, a transformer may be provided instead of the coil L1. In this case, for example, if a 50 Hz transformer is provided, the circuit becomes large. Therefore, as shown in FIG. 3, by providing the coil L1, it can be formed much smaller than when a transformer is provided. As a result, the inverter 32 can be reduced in size, and as a result, the entire power storage device 1 can be reduced in size. In the configuration shown in FIG. 3, the voltage of the AC input terminals 2 a and 2 b is applied to the lithium ion storage battery 4. Therefore, it is preferable that the basic insulation is carried out between the lithium ion storage battery 4 and the case which accommodates this.

図3に示す回路において、スイッチング素子S4〜S7のスイッチングを制御することにより、インバータ回路321を、交流入力端子2a、2b間の交流電圧を入力として、リチウムイオン蓄電池4の端子4a、4b間へ直流電圧を出力する順変換回路として動作させることができる。或は、スイッチング素子S4〜S7のスイッチングを制御することにより、インバータ回路321を、リチウムイオン蓄電池4の端子4a、4b間の直流電圧を入力として、交流出力端子9a、9bへ交流電圧を出力する逆変換回路として動作させることもできる。このように、スイッチング素子S4〜S7の制御モードを切り替えることができる。スイッチング素子S4〜S7のスイッチングを制御するための電力は、電力供給部5から供給することができる。   In the circuit shown in FIG. 3, by controlling the switching of the switching elements S <b> 4 to S <b> 7, the inverter circuit 321 receives the AC voltage between the AC input terminals 2 a and 2 b as input and enters between the terminals 4 a and 4 b of the lithium ion storage battery 4. It can be operated as a forward conversion circuit that outputs a DC voltage. Alternatively, by controlling the switching of the switching elements S4 to S7, the inverter circuit 321 receives the DC voltage between the terminals 4a and 4b of the lithium ion storage battery 4 and outputs the AC voltage to the AC output terminals 9a and 9b. It can also be operated as an inverse conversion circuit. In this way, the control mode of the switching elements S4 to S7 can be switched. Electric power for controlling the switching of the switching elements S4 to S7 can be supplied from the power supply unit 5.

例えば、スイッチング素子S2、S3がONの時に、インバータ回路321を順変換回路として動作させることができる。この場合、インバータ32は、交流入力端子2a、2bから入力される交流電力を直流電力に変換して、リチウムイオン蓄電池4を充電するとともに、交流出力端子9a、9bへ交流電力を出力することができる。また、スイッチング素子S2、S3がOFFの時に、インバータ回路321を逆変換回路として動作させることができる。この場合、インバータ32は、リチウムイオン蓄電池4の放電により出力される直流電力を、交流に変換して交流出力端子9a、9bから出力することができる。   For example, when the switching elements S2 and S3 are ON, the inverter circuit 321 can be operated as a forward conversion circuit. In this case, the inverter 32 converts AC power input from the AC input terminals 2a and 2b into DC power, charges the lithium ion storage battery 4, and outputs AC power to the AC output terminals 9a and 9b. it can. Further, when the switching elements S2 and S3 are OFF, the inverter circuit 321 can be operated as an inverse conversion circuit. In this case, the inverter 32 can convert the direct-current power output by the discharge of the lithium ion storage battery 4 into alternating current and output it from the alternating-current output terminals 9a and 9b.

再び、図2を参照して、DC/DCコンバータ31は、複数の電池パック40a、40bのリチウムイオン蓄電池4に接続される。電池パック40a、40bは、直列に接続されたリチウムイオン蓄電池4のセル群と、セル群を収容するケース21で構成される。ケース21とリチウムイオン蓄電池4のセル群とは基礎絶縁される。ケース21は、蓄電装置1のフレーム22のグランド(フレームグランド)に接地される。   Referring to FIG. 2 again, the DC / DC converter 31 is connected to the lithium ion storage batteries 4 of the plurality of battery packs 40a and 40b. The battery packs 40a and 40b include a cell group of lithium ion storage batteries 4 connected in series and a case 21 that houses the cell group. The case 21 and the cell group of the lithium ion storage battery 4 are fundamentally insulated. Case 21 is grounded to the ground (frame ground) of frame 22 of power storage device 1.

監視部6は、複数の電池パック40a、40bのそれぞれに設けられる。なお、監視部6は、電池パック40a、40bのケース21内部に設けられても、ケース21の外に設けられてもよい。監視部6は、直列に接続された複数のリチウムイオン蓄電池4それぞれの電圧を計測する。また、監視部6は、リチウムイオン蓄電池4の電流及び温度を計測する。   The monitoring unit 6 is provided in each of the plurality of battery packs 40a and 40b. Note that the monitoring unit 6 may be provided inside the case 21 of the battery packs 40 a and 40 b or outside the case 21. The monitoring unit 6 measures the voltage of each of the plurality of lithium ion storage batteries 4 connected in series. The monitoring unit 6 measures the current and temperature of the lithium ion storage battery 4.

監視部6は、リチウムイオン蓄電池4の電圧、電流及び温度のいずれかが予め設定された正常範囲から外れたことを検出した場合に、リチウムイオン蓄電池4の出力を停止する構成となっている。例えば、監視部6は、過電流、電圧低下、又は過熱のいずれかを検出すると、リチウムイオン蓄電池4と外部の回路をつなぐリレー61を高速にOPENすることができる。このように、各電池パック40a、40bに設けられる監視部6が、異常を検出すると即座にリチウムイオン蓄電池4を外部システムから切り離す構成とすることで、安全性を向上させることができる。特に、リチウムイオン蓄電池4が1次側に対して非絶縁である構成においては、監視部6による異常の検出と異常時の切り離しによる安全性への寄与効果が顕著に現れる。   The monitoring unit 6 is configured to stop the output of the lithium ion storage battery 4 when detecting that any of the voltage, current, and temperature of the lithium ion storage battery 4 is out of the preset normal range. For example, when the monitoring unit 6 detects any of overcurrent, voltage drop, or overheating, the monitoring unit 6 can open the relay 61 that connects the lithium ion storage battery 4 and an external circuit at high speed. Thus, safety can be improved by adopting a configuration in which the monitoring unit 6 provided in each of the battery packs 40a and 40b immediately disconnects the lithium ion storage battery 4 from the external system when an abnormality is detected. In particular, in the configuration in which the lithium ion storage battery 4 is non-insulated with respect to the primary side, the effect of contributing to the safety due to the detection of the abnormality by the monitoring unit 6 and the separation at the time of the abnormality appears significantly.

なお、監視部6の構成は上記に限られない。例えば、その他必要な構成を追加することもできる。例えば、監視部6にあった電圧を供給するためのレギュレータや、検出した電流をデジタル信号に変換するADコンバータ等が設けられてもよい。   The configuration of the monitoring unit 6 is not limited to the above. For example, other necessary configurations can be added. For example, a regulator for supplying a voltage suitable for the monitoring unit 6 or an AD converter that converts the detected current into a digital signal may be provided.

各電池パック40a、40bで検出されたリチウムイオン蓄電池4の電流、電圧、及び温度等の状態を示すデータは、電池管理部16へ送信される。この電池管理部16と監視部6との間は、差動信号で通信することができる。この差動信号の通信には、例えば、RS−485を使用することができる。   Data indicating the state of the lithium ion storage battery 4 such as current, voltage, and temperature detected by the battery packs 40 a and 40 b is transmitted to the battery management unit 16. The battery management unit 16 and the monitoring unit 6 can communicate with each other with a differential signal. For example, RS-485 can be used for this differential signal communication.

図2に示す構成では、電池パック40a、40bのケース21は、蓄電装置1のフレーム22、すなわち、フレームグランドに接地されている。これに対して、監視部6及び電池管理部16は、交流入力端子2及び交流出力端子9に対して非絶縁で接続されているので、グランドレベルは、1次側のグランドレベルとなる。1次側のグランドレベルは、例えば、交流入力端子2に接続された系統における電圧の変動等に対応して変化する場合がある。これに対して、フレームグランドは一定である場合が多い。そのため、監視部6及び電池管理部16のグランドとフレームグランドとの電位差が変動し、これがノイズ源となる可能性が高い。図2に示す例のように、監視部6と電池管理部16との間の通信に、ノイズに強い差動方式を利用することにより、例えば、上記のようなグランドレベルの違いによるノイズの影響を抑えることができる。   In the configuration shown in FIG. 2, the case 21 of the battery packs 40 a and 40 b is grounded to the frame 22 of the power storage device 1, that is, the frame ground. On the other hand, since the monitoring unit 6 and the battery management unit 16 are connected to the AC input terminal 2 and the AC output terminal 9 in a non-insulated manner, the ground level is the primary ground level. The ground level on the primary side may change corresponding to, for example, voltage fluctuations in the system connected to the AC input terminal 2. On the other hand, the frame ground is often constant. Therefore, the potential difference between the ground of the monitoring unit 6 and the battery management unit 16 and the frame ground varies, and this is likely to be a noise source. As in the example shown in FIG. 2, for example, the influence of noise due to the difference in ground level as described above can be obtained by using a differential system that is resistant to noise for communication between the monitoring unit 6 and the battery management unit 16. Can be suppressed.

電池管理部16は、複数の電池パック40a、40bの監視部6と、絶縁型の通信ドライバ16aを介して接続されている。このように、電池管理部16における監視部6とのインタフェースに絶縁型のデバイスを利用することにより、ノイズの影響を抑えることができる。絶縁型の通信ドライバ16aは、入力端子と出力端子との間を、信号だけ伝達させて電気的には絶縁する絶縁型の信号伝達素子を用いて形成することができる。絶縁型の信号伝達素子は、入出力間において電気的絶縁と信号カップリングの両方の機能を有する素子である。このような素子には、光、磁界又は電界を用いて信号を伝達する構成のものが含まれる。例えば、フォトカプラ素子や磁気カプラ素子、又は電界を用いて信号を伝達する容量結合アイソレータ等を、絶縁型の信号伝達素子として用いることができる。   The battery management unit 16 is connected to the monitoring units 6 of the plurality of battery packs 40a and 40b via an insulating communication driver 16a. Thus, by using an insulation type device for the interface with the monitoring unit 6 in the battery management unit 16, the influence of noise can be suppressed. The insulating communication driver 16a can be formed by using an insulating signal transmission element that transmits only a signal between the input terminal and the output terminal to electrically insulate. An insulated signal transmission element is an element having both functions of electrical insulation and signal coupling between input and output. Such an element includes an element configured to transmit a signal using light, a magnetic field, or an electric field. For example, a photocoupler element, a magnetic coupler element, or a capacitively coupled isolator that transmits a signal using an electric field can be used as the insulating signal transmission element.

また、電池管理部16及び制御部8は、絶縁型の信号伝達素子の一例であるフォトカプラ9を介して接続される。これにより、電池管理部16と制御部8との間も絶縁することができる。   The battery management unit 16 and the control unit 8 are connected via a photocoupler 9 which is an example of an insulating signal transmission element. Thereby, the battery management unit 16 and the control unit 8 can be insulated.

図2に示す蓄電装置1では、電力供給部5は、交流入力端子2と、蓄電装置1の各部、すなわち、変換部3、電池管理部16、及び制御部8に接続される。電力供給部5は、交流入力端子2から入力された交流電力を、各部の動作に適した電圧に変換して出力する。電力供給部5は、上述した第1電力供給部5a、第2電力供給部5bに加えて、第3電力供給部5c及び第4電力供給部5dを有する。第3電力供給部5cは、交流入力端子2から入力された交流電力を変換して、制御部8へ電力を供給する。第4電力供給部5dは、交流入力端子2から入力された交流電力を変換して、通信部8へ電力を供給する。   In the power storage device 1 illustrated in FIG. 2, the power supply unit 5 is connected to the AC input terminal 2 and each unit of the power storage device 1, that is, the conversion unit 3, the battery management unit 16, and the control unit 8. The power supply unit 5 converts the AC power input from the AC input terminal 2 into a voltage suitable for the operation of each unit and outputs the voltage. The power supply unit 5 includes a third power supply unit 5c and a fourth power supply unit 5d in addition to the first power supply unit 5a and the second power supply unit 5b described above. The third power supply unit 5 c converts AC power input from the AC input terminal 2 and supplies power to the control unit 8. The fourth power supply unit 5 d converts the AC power input from the AC input terminal 2 and supplies the communication unit 8 with power.

第1電力供給部5a、第2電力供給部5b、第3電力供給部5c、第4電力供給部5dのいずれも、トランス50と、トランス50に直列接続されたダイオード51、及びトランス50に並列接続されたコンデンサ52を有する。これらは、それぞれの電力の供給先に応じて、電圧の変換及び整流を行う。これら第1電力供給部5a、第2電力供給部5b、第3電力供給部5c、及び第4電力供給部5dにおける4つのトランス50は、互いに直列に接続されている。また、これら4つのトランス50は、交流入力端子2と変換部3との間の線路に対して並列に接続されている。これら4つのトランス50には、AC/DCコンバータ54がさらに接続される。   The first power supply unit 5a, the second power supply unit 5b, the third power supply unit 5c, and the fourth power supply unit 5d are all in parallel with the transformer 50, the diode 51 connected in series to the transformer 50, and the transformer 50. It has a capacitor 52 connected. These perform voltage conversion and rectification according to each power supply destination. The four transformers 50 in the first power supply unit 5a, the second power supply unit 5b, the third power supply unit 5c, and the fourth power supply unit 5d are connected in series with each other. These four transformers 50 are connected in parallel to the line between the AC input terminal 2 and the conversion unit 3. An AC / DC converter 54 is further connected to these four transformers 50.

第1電力供給部5aのトランス50は、例えば、変換部3のインバータ32の駆動回路(図示せず)に接続することができる。第2電力供給部5bのトランス50は、5Vのレギュレータ53bを介して電池管理部16に接続される。これにより、電池管理部16へ5Vの電圧の電力が供給される。第3電力供給部5cのトランス50は、レギュレータ53cを介して、制御部8へ接続される。第4電力供給部5dのトランス50は、レギュレータ53dを介して通信部7へ接続される。   The transformer 50 of the first power supply unit 5a can be connected to a drive circuit (not shown) of the inverter 32 of the conversion unit 3, for example. The transformer 50 of the second power supply unit 5b is connected to the battery management unit 16 via a 5V regulator 53b. As a result, 5V power is supplied to the battery management unit 16. The transformer 50 of the third power supply unit 5c is connected to the control unit 8 via the regulator 53c. The transformer 50 of the fourth power supply unit 5d is connected to the communication unit 7 via the regulator 53d.

図2に示す構成において、変換部3、電池管理部16、制御部8、及び通信部7は、それぞれ、異なるトランス50を介して電力供給部5と接続される。すなわち、変換部3、電池管理部16、制御部8、及び通信部7は、それぞれ別個のトランス50を介して、電力供給部5から電力の供給を受ける構成である。そのため、変換部3、電池管理部16、制御部8、及び通信部7のグランドを互いに分離することができる。例えば、交流入力端子2に接続された変換部3のグランドレベルの変動によるノイズが、電池管理部16に伝達しにくくなる。その結果、変換部3を非絶縁型にして小型化を図りつつ、電力供給経路を通じたノイズの伝達を抑えることができる。また、蓄電装置1内部で消費される電力を、リチウムイオン蓄電池4の電力でまかなわずに外部からの電力でまかなうことができる。そのため、リチウムイオン蓄電池4からより多くの電力を負荷20へ供給することができる。   In the configuration shown in FIG. 2, the conversion unit 3, the battery management unit 16, the control unit 8, and the communication unit 7 are each connected to the power supply unit 5 via different transformers 50. That is, the conversion unit 3, the battery management unit 16, the control unit 8, and the communication unit 7 are configured to receive power supply from the power supply unit 5 via separate transformers 50. Therefore, the grounds of the conversion unit 3, the battery management unit 16, the control unit 8, and the communication unit 7 can be separated from each other. For example, noise due to a change in ground level of the conversion unit 3 connected to the AC input terminal 2 is difficult to be transmitted to the battery management unit 16. As a result, it is possible to suppress noise transmission through the power supply path while reducing the size by making the conversion unit 3 non-insulating. In addition, the power consumed inside the power storage device 1 can be supplied from the outside without using the power of the lithium ion storage battery 4. Therefore, more power can be supplied from the lithium ion storage battery 4 to the load 20.

なお、電力供給部5による電力供給経路の構成は、図2に示す例に限られない。例えば、第1〜第4電力供給部5a〜5dのうち少なくとも2つにおいてトランス50を共有する構成であってもよい。また、上記例では、第1〜第4電力供給部5a〜5dのそれぞれにトランス50が設けられる。それぞれの電力供給のための回路は、トランス50を用いた構成に限られず、その他の所望の電力を生成する回路を用いた構成とすることができる。   In addition, the structure of the electric power supply path | route by the electric power supply part 5 is not restricted to the example shown in FIG. For example, at least two of the first to fourth power supply units 5a to 5d may share the transformer 50. In the above example, the transformer 50 is provided in each of the first to fourth power supply units 5a to 5d. The circuit for supplying each power is not limited to the configuration using the transformer 50, but may be configured using other circuits that generate desired power.

また、電力供給部5は、交流入力端子2からの交流電力の入力が停止又は低減又は上昇した場合に、変換部3、電池監視部16、通信部7、及び制御部8を駆動させるための電源を、リチウムイオン蓄電池4に切り替えてもよい。例えば、電力供給部5は、交流入力端子2から入力される電力と、リチウムイオン蓄電池4から供給される電力を、併用又は切り換えて各部の電源として用いる構成にすることもできる。   The power supply unit 5 drives the conversion unit 3, the battery monitoring unit 16, the communication unit 7, and the control unit 8 when the input of AC power from the AC input terminal 2 is stopped, reduced, or increased. The power source may be switched to the lithium ion storage battery 4. For example, the power supply unit 5 can be configured to use the power input from the AC input terminal 2 and the power supplied from the lithium ion storage battery 4 in combination or switch as power sources of the respective units.

図2に示す構成において、各部を実装する基板の構成は特に限定されないが、一例として、変換部3、電池管理部16、制御部8、及び通信部7を、それぞれ別々の基板上に形成することができる。この場合、電池供給部5は、変換部3と同じ基板に形成することができる。また、電池管理部16と制御部8の間の通信インタフェースを実現するドライバチップ、及び、制御部8と通信部7との通信インタフェースを実現するドライバチップにも、電力供給部5から電力を供給することができる。これらの通信インタフェースは、例えば、RS−232Cを用いることができる。   In the configuration shown in FIG. 2, the configuration of the substrate on which each unit is mounted is not particularly limited. As an example, the conversion unit 3, the battery management unit 16, the control unit 8, and the communication unit 7 are formed on separate substrates. be able to. In this case, the battery supply unit 5 can be formed on the same substrate as the conversion unit 3. The power supply unit 5 also supplies power to a driver chip that realizes a communication interface between the battery management unit 16 and the control unit 8 and a driver chip that implements a communication interface between the control unit 8 and the communication unit 7. can do. For example, RS-232C can be used as these communication interfaces.

その他、図2に示す構成に、必要に応じて回路を追加することができる。例えば、交流入力端子2とインバータ32との間に、ダイオードブリッジ及びコンデンサを配置することもできる。   In addition, a circuit can be added to the configuration shown in FIG. 2 as necessary. For example, a diode bridge and a capacitor can be disposed between the AC input terminal 2 and the inverter 32.

(無停電電源装置への適用例)
図1及び図2に示す蓄電装置1は、一例として、系統電力から供給される交流電力を受けて電力を蓄積するとともに、負荷20に対して一定規格の電力を供給する無停電電源装置の機能を有することができる。
(Application example to uninterruptible power supply)
The power storage device 1 shown in FIG. 1 and FIG. 2 receives, as an example, the function of an uninterruptible power supply that receives AC power supplied from the system power and stores the power and supplies power of a certain standard to the load 20. Can have.

蓄電装置1は、交流入力端子2から入力された交流電力を負荷20へ供給する外部電力供給モードと、蓄電池4を電源とする直流電力を変換部3が交流に変換することで得られる交流電力を負荷20へ供給する電池電力供給モードとを切り替える切替部を備えてもよい。切替部は、例えば、交流入力端子2からの交流電力の低下または停止若しくは所定値を超える交流電力の上昇を検出した場合に、交流入力端子2と負荷20との間の接続を切ることで、上記モードを切り替えることができる。なお、外部電力供給モードでは、交流入力端子2から入力された交流電力を直流に変換せずに交流のまま負荷20へ供給することができる。又は、外部電力供給モードにおいて、交流電力を直流に変換し、直流電力を所定の条件を満たす交流電力に変換して負荷20へ供給することもできる。   The power storage device 1 has an external power supply mode in which AC power input from the AC input terminal 2 is supplied to the load 20 and AC power obtained by the converter 3 converting DC power using the storage battery 4 as power. A switching unit that switches between battery power supply modes for supplying the power to the load 20 may be provided. For example, when the switching unit detects a decrease or stop of AC power from the AC input terminal 2 or an increase in AC power exceeding a predetermined value, the switching unit disconnects the AC input terminal 2 and the load 20, The above modes can be switched. In the external power supply mode, AC power input from the AC input terminal 2 can be supplied to the load 20 as AC without being converted to DC. Alternatively, in the external power supply mode, AC power can be converted to DC, the DC power can be converted to AC power that satisfies a predetermined condition, and supplied to the load 20.

無停電電源としての動作方式は、特定のものに限定されない。例えば、交流入力端子2から交流電力が正常に供給されるときは、交流入力端子2の交流電力を負荷20へ供給するとともに、変換部3により交流電力を直流電力に変換して蓄電池4を充電することができる。交流入力端子2からの交流電力の異常時には、切替部が、交流入力端子2の電力系統を切り離して、蓄電池4の直流電力を変換部3によって交流に変換して負荷20に供給する状態に切り替えることができる。或いは、正常時に、変換部3が、交流入力端子2の交流電力から変換した直流電力を、蓄電池4へ充電するとともに、蓄電池4からの直流電力を再び負荷20に応じた交流電力に変換して出力する方式であってもよい。   The operation method as the uninterruptible power supply is not limited to a specific one. For example, when AC power is normally supplied from the AC input terminal 2, the AC power from the AC input terminal 2 is supplied to the load 20, and the storage battery 4 is charged by converting the AC power into DC power by the conversion unit 3. can do. When the AC power from the AC input terminal 2 is abnormal, the switching unit disconnects the power system of the AC input terminal 2 and switches the DC power of the storage battery 4 to AC by the conversion unit 3 and supplies it to the load 20. be able to. Alternatively, during normal operation, the converter 3 charges the storage battery 4 with the DC power converted from the AC power of the AC input terminal 2 and converts the DC power from the storage battery 4 into AC power corresponding to the load 20 again. An output method may be used.

(制御部8及び通信部7の動作例)
制御部8は、例えば、汎用又は専用のプロセッサにより構成することができる。監視部6は、蓄電池4の状態を監視し、蓄電池4の状態を示すデータを生成する。監視部6は、例えば、蓄電池4の温度、電流、電圧、残量等を監視し、これらの値を示すデータを生成することができる。監視部6が生成した蓄電池4の状態を示すデータは、電池管理部16、制御部8及び通信部7を介して外部へ出力される。なお、電池管理部16は、監視部6から取得したデータを、制御部8を介さずに通信部7に出力してもよい。
(Operation example of the control unit 8 and the communication unit 7)
The control unit 8 can be configured by a general-purpose or dedicated processor, for example. The monitoring unit 6 monitors the state of the storage battery 4 and generates data indicating the state of the storage battery 4. For example, the monitoring unit 6 can monitor the temperature, current, voltage, remaining amount, and the like of the storage battery 4 and generate data indicating these values. Data indicating the state of the storage battery 4 generated by the monitoring unit 6 is output to the outside via the battery management unit 16, the control unit 8, and the communication unit 7. Note that the battery management unit 16 may output the data acquired from the monitoring unit 6 to the communication unit 7 without using the control unit 8.

一例として、蓄電池4を複数のリチウムイオン電池で構成する場合、各電池を監視、制御するBMU(バッテリマネージメントユニット)によって監視部6を構成することができる。また、複数の電池からデータを収集し、複数の電池を制御するBMS(バッテリマネージメントシステム)によって電池管理部16を実現することができる。   As an example, when the storage battery 4 is configured by a plurality of lithium ion batteries, the monitoring unit 6 can be configured by a BMU (battery management unit) that monitors and controls each battery. Further, the battery management unit 16 can be realized by a BMS (Battery Management System) that collects data from a plurality of batteries and controls the plurality of batteries.

通信部7は、蓄電装置1が外部とデータ通信を行うための通信インタフェースである。通信部7と外部機器との通信は、無線通信によって行われてもよい。また、通信部7は、例えば、外部のルータを介して、インターネットなどのネットワークに接続された外部機器との通信を可能にすることができる。これにより、通信部7を介して、蓄電装置1から、外部の管理装置(例えば、管理サーバ等)に、電池の温度、電流、電圧及び残量等の状態を示すデータに加え、蓄電装置1の識別情報、位置を示す情報、他の機器との接続状態等を送信することができる。   The communication unit 7 is a communication interface for the power storage device 1 to perform data communication with the outside. Communication between the communication unit 7 and the external device may be performed by wireless communication. Further, the communication unit 7 can enable communication with an external device connected to a network such as the Internet via an external router, for example. Accordingly, in addition to the data indicating the battery temperature, current, voltage, remaining amount, and the like from the power storage device 1 to the external management device (for example, a management server) via the communication unit 7, the power storage device 1 Identification information, information indicating a position, a connection state with another device, and the like can be transmitted.

通信部7が通信可能な管理装置は、蓄電装置1以外の機器とも通信可能に構成することができる。この場合、管理装置は、蓄電装置1及び蓄電装置1に関連する機器の情報を収集することができる。管理装置は、収集した情報に基づいて、適切な動作指示を示す制御データを蓄電装置1へ送信することができる。この場合、蓄電装置1は、内部状態のみならず外部環境にも対応した適切な動作が可能になる。   The management device that can communicate with the communication unit 7 can be configured to be able to communicate with devices other than the power storage device 1. In this case, the management device can collect information on the power storage device 1 and devices related to the power storage device 1. The management device can transmit control data indicating an appropriate operation instruction to the power storage device 1 based on the collected information. In this case, the power storage device 1 can perform an appropriate operation corresponding not only to the internal state but also to the external environment.

このように、蓄電装置1が他の機器と連携して動作するためには、例えば、通信部7は、外部の管理装置と特定プロトコルを用いて通信することができる。特定プロトコルは、蓄電装置1とは異なる種類の複数の機器と前記管理装置との通信に共通して用いられることが好ましい。例えば、HEMS(Home Energy Management System)等のエネルギー管理システムで用いられるプロトコルを、特定プロトコルとして採用することができる。HEMSの通信プロトコルとしては、例えば、SEP2.0(Smart Energy Profile 2.0)、ECHONET Lite等が挙げられる。特に、ECHONET Lite方式は、エネルギーマネージメントシステムに好適な通信方式であり、本方式を適用することにより、より汎用性を増すことができる。   Thus, in order for the power storage device 1 to operate in cooperation with other devices, for example, the communication unit 7 can communicate with an external management device using a specific protocol. The specific protocol is preferably used in common for communication between a plurality of types of devices different from the power storage device 1 and the management device. For example, a protocol used in an energy management system such as HEMS (Home Energy Management System) can be adopted as the specific protocol. Examples of the HEMS communication protocol include SEP 2.0 (Smart Energy Profile 2.0), ECHONET Lite, and the like. In particular, the ECHONET Lite system is a communication system suitable for an energy management system, and the versatility can be increased by applying this system.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば、図2に示した例では、変換部3が、トランスレス方式の非絶縁型変換器を用いた構成であるが、トランスを含む変換部3を有する蓄電装置にも本発明を適用することはできる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the example shown in FIG. 2, the conversion unit 3 has a configuration using a transformer-less non-insulated converter, but the present invention is also applied to a power storage device having the conversion unit 3 including a transformer. I can.

1 蓄電装置
2 交流入力端子
3 変換部
4 蓄電池
5 電力供給部
6 監視部
7 通信部
8 制御部
9 交流出力端子
16 電池管理部
20 負荷
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power storage device 2 AC input terminal 3 Conversion unit 4 Storage battery 5 Power supply unit 6 Monitoring unit 7 Communication unit 8 Control unit 9 AC output terminal 16 Battery management unit 20 Load

Claims (6)

外部からの交流電力を入力するための交流入力端子と、
蓄電池と、
前記交流入力端子から入力された交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池へ出力するとともに、前記蓄電池から出力された直流電力を交流電力に変換する変換部と、
前記変換部によって変換された交流電力を出力するための交流出力端子と、
前記蓄電池の状態を示す情報を取得し、前記蓄電池の充放電を制御する電池管理部と、
前記交流入力端子から入力された前記交流電力を変換して、前記変換部へ電力を供給する第1電力供給部と、
前記交流入力端子から入力された前記交流電力を変換して、前記電池管理部へ電力を供給する第2電力供給部とを備える、蓄電装置。
AC input terminal for inputting AC power from the outside,
A storage battery,
A converter that converts alternating current power input from the alternating current input terminal into direct current power and outputs the direct current power to the storage battery, and converts direct current power output from the storage battery into alternating current power, and
AC output terminal for outputting AC power converted by the converter,
A battery management unit that acquires information indicating the state of the storage battery and controls charging and discharging of the storage battery;
A first power supply unit that converts the AC power input from the AC input terminal and supplies power to the conversion unit;
A power storage device comprising: a second power supply unit that converts the AC power input from the AC input terminal and supplies power to the battery management unit.
前記変換部は、前記交流入力端子と前記蓄電池との間をトランスレス方式の変換器を用いて、絶縁しないで接続する、請求項1に記載の蓄電装置。   The power storage device according to claim 1, wherein the conversion unit connects the AC input terminal and the storage battery without insulation using a transformer-less converter. 前記第1電力供給部及び前記第2電力供給部は、それぞれ、絶縁型変換器を有する、請求項1又は2に記載の蓄電装置。   The power storage device according to claim 1, wherein each of the first power supply unit and the second power supply unit includes an insulation type converter. 前記蓄電池を複数含む少なくとも1つの電池パックと、
前記電池パック毎に設けられ、前記電池パックに含まれる蓄電池の状態を監視する電池監視部とをさらに備え、
前記電池監視部は、前記交流入力端子に対して絶縁されずに接続され、
前記電池管理部は、前記電池監視部から前記蓄電池の状態を示す情報を取得し、前記蓄電池の充放電を制御する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の蓄電装置。
At least one battery pack including a plurality of the storage batteries;
A battery monitoring unit that is provided for each battery pack and that monitors a state of a storage battery included in the battery pack;
The battery monitoring unit is connected without being insulated from the AC input terminal,
The power storage device according to any one of claims 1 to 3, wherein the battery management unit acquires information indicating a state of the storage battery from the battery monitoring unit, and controls charge / discharge of the storage battery.
前記蓄電池の状態を示すデータを外部へ送信するとともに、前記蓄電池の状態を示すデータに基づいて生成された制御データを外部から受信する通信部と、
前記制御データに基づいて、前記蓄電池の動作を制御する制御部と、
前記交流入力端子から入力された前記交流電力を変換して、前記制御部へ電力を供給する第3電力供給部と、
前記交流力端子から入力された前記交流電力を変換して、前記通信部へ電力を供給する第4電力供給部と、をさらに備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載の蓄電装置。
A communication unit that transmits data indicating the state of the storage battery to the outside and receives control data generated based on the data indicating the state of the storage battery from the outside,
Based on the control data, a control unit for controlling the operation of the storage battery,
A third power supply unit that converts the AC power input from the AC input terminal and supplies power to the control unit;
The power storage device according to claim 1, further comprising: a fourth power supply unit that converts the AC power input from the AC power terminal and supplies power to the communication unit. .
前記蓄電池は、リチウムイオン蓄電池である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の蓄電装置。   The power storage device according to claim 1, wherein the storage battery is a lithium ion storage battery.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112821734A (en) * 2021-01-29 2021-05-18 浙江嘉科电子有限公司 Intelligent power supply conversion control system

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