JP2017505098A - 複数のエネルギ貯蔵アセンブリを管理するための方法及びそのシステム - Google Patents

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Abstract

本発明は、放電段階で電力を供給される供給対象物(16)に電力を供給するように意図される複数の電力貯蔵アセンブリ(18A−18C、20)を管理するための管理方法であって、前記電力貯蔵アセンブリは並列に電気的に接続され、少なくとも一つのDCコンバータ(22、24)は、前記電力貯蔵アセンブリと前記供給対象物との間に配置され、各々の前記電力貯蔵アセンブリから生じる前記電力が他の前記電力貯蔵アセンブリから生じる前記電力とは独立して変換されるように、前記管理方法は前記放電段階で、各々の前記電力貯蔵アセンブリに関する少なくとも一つのパラメータが測定される測定工程と、すべての前記電力貯蔵アセンブリのために測定された前記パラメータの関数、及び前記供給対象物に関する少なくとも一つの出力電力の関数として、それぞれの出力時における電気量に関する少なくとも一つの固定値は、別の固定値が前記電力貯蔵アセンブリの各々と関連されているように、コンバータのために決定される決定工程と、前記コンバータは、対応する前記固定値が適用されるように制御される制御工程と、を含む。本発明はまた、半発明による方法を適用するシステムを含む。【選択図】 図1

Description

本発明は、複数の電力貯蔵アセンブリと特にこれらの貯蔵アセンブリによって電力を供給するための管理手法とによって、電力供給対象物に電力を供給するためのシステムに関する。
特にバッテリのような電力貯蔵アセンブリは、既知であり、直列に又は並列に接続されるとともに、電力供給対象物に電力を供給するように意図され、一つ又は一つ以上のDCコンバータが、このような貯蔵アセンブリと電力供給対象物との間に配置される。電力供給対象物の必要性に応じて、電力が貯蔵アセンブリから電力供給対象物に必要であれば移される。アセンブリから生じる電力が、一般的には、全アセンブリにたいして一様に変換され、アセンブリは電力供給対象物に一様に電力を供給するように制御される。
この種の比較的旧い供給システムは、通常のケースにおいて、要求を満たす。しかしながら、あるケースにおいて、特に、例えば複数の住宅に電力を供給するような、非常に多くの電力貯蔵アセンブリが使用されるケースにおいて、旧システムにおけるアセンブリの各々のサービス寿命は、アセンブリが個々に使用される場合と比較して長くないことは明白である。
本発明の目的は、上述のような電力を供給するためのシステムのサービス寿命を改善することにある。
このような目的のため、本発明の狙いは、放電段階で電力を供給される供給対象物に電力を供給するように意図される複数の電力貯蔵アセンブリを管理するための管理方法であって、前記電力貯蔵アセンブリは並列に電気的に接続され、少なくとも一つのDCコンバータは、前記電力貯蔵アセンブリと前記供給対象物との間に配置され、各々の前記電力貯蔵アセンブリから生じる前記電力が他の前記電力貯蔵アセンブリから生じる前記電力とは独立して変換されるように、前記管理方法は前記放電段階で、
−各々の前記電力貯蔵アセンブリに関する少なくとも一つのパラメータが測定される測定工程と、
−すべての前記電力貯蔵アセンブリのために測定された前記パラメータの関数、及び前記供給対象物に関する少なくとも一つの出力電力の関数として、それぞれの出力時における電気量に関する少なくとも一つの固定値は、別の固定値が前記電力貯蔵アセンブリの各々と関連されているように、コンバータのために決定される決定工程と、
−前記コンバータは、対応する前記固定値が適用されるように制御される制御工程と、を含むことを特徴とする管理方法。
このようにして、供給対象物のニーズを与えられ、システムの作動は各々のストロングアセンブリの与えられた特異性を適合される。供給対象物に電力を供給するために使用される電力貯アセンブリの各々は、実際に、具現化された方法で管理され、電力貯蔵アセンブリの各々のサービス期間は最適化され、システムのサービス期間を延ばす。
実際に、2つのストロングアセンブリにとって、1つの作動として同じ動きをしないようにすることは当然である。このような小さな違いは、電力貯蔵アセンブリが電力貯蔵アセンブリのラインに作動サイクルの回数の後におかれると、電力貯蔵アセンブリの1つの分解を起こす。このような分解は、他のアセンブリに対して、過度の作動を行わせ、孤立して作動するときよりも、より速やかに分解できる。本発明は、このような欠点を正し、特に全電力貯蔵アセンブリのパラメータ、及び電力貯蔵アセンブリに関連されるコンバータの固定値を決定するために関係される電力貯蔵アセンブリのパラメータを与えられる。
そのため、本発明は電力を供給するためのシステムを備え、サービス期間は先行技術において得られるシステムのサービス期間より長い。また、システムを構築するために選択される電力貯蔵アセンブリの特性の分散を促進し、このような分散は電力貯蔵アセンブリが作動していても、問題とはもはやならない。
本発明の方法によると、下記に記載する1つ又は複数の特徴を有する。
−リマインダーとして、コンバータの固定出力値はコンバータにおける電気量(特に電圧又は電流)の値とされる。
−別のコンバータが、各々の電力貯蔵アセンブリに関連されることができる、変形例として、同じコンバータが幾つかの電力貯蔵アセンブリに関連されることができる。該コンバータは、電力貯蔵アセンブリに各々に接続されている並列な複数の電気的ブランチを備え、電気的ブランチによる電気量を調整する調整手段(例えば、IGBTタイプ)を含む。また、コンバータが幾つかの電力貯蔵アセンブリに電気的に接続されたら、アセンブリは同一のモード(充電又は放電)で作動可能か、あるいは互いに独立して作動可能かどうかは明らかである。本実施形態では、コストをそれほど増加させることなく電力貯蔵アセンブリを個々に良好に調整可能である。コンバータ一台に対する電力貯蔵アセンブリの数は、好ましくは減少されるとよく、5台より少ないとよく、これにより例えばコンバータの不良時において、システムの柔軟性を良好にする。
−出力値は予め決定されており、その値は一定であり、供給対象物に対して十分であるとされる。もしくは、各々の瞬間で供給対象物によって必要とされる電力は、設備内で測定されるので可変である。
−電力貯蔵アセンブリに関する少なくとも一つの特性は、測定された前記パラメータのうち少なくとも1つの関数として決定され、電力貯蔵アセンブリに関する該特性は、少なくとも一つの他の電力貯蔵アセンブリに関連される出力時における固定値を決定するために使用される。特性の少なくとも1つは、電力貯蔵アセンブリに貯蔵されている電力レベル、及び/又は、許容放電強度である。
−好ましくは、各々の電力貯蔵アセンブリは、電力貯蔵アセンブリに関するパラメータを測定するための測定装置と、電力貯蔵アセンブリに関する少なくとも1つの特性を決定する任意の決定手段と、を含む。これら測定されたパラメータは、実際に電力貯蔵アセンブリへの他の内的コマンドを管理するために使用され、電力貯蔵アセンブリ内にそのコマンドを含む。それゆえに、本実施形態では、機能間を結びつけ、追加コストの発生を防止する。
−また、電力貯蔵アセンブリは、放電強度が決定された許容放電強度を超えないように制御される。このような制御を行う制御手段は、電力貯蔵アセンブリに統合される。
−電力貯蔵アセンブリの少なくとも1つは、特に各々の電力貯蔵アセンブリは、測定されたパラメータの少なくとも1つを、及び/又は、決定された特性の少なくとも1つを、電力貯蔵アセンブリの各々に関連されるコンバータの固定値を決定する決定ステップを実行する処理装置に送信する電力貯蔵アセンブリに関するすべての必要なデータによって、該処理装置は容易に各々の電力貯蔵アセンブリに関連される出力固定値を決定する決定ステップを実行することができる。
−本発明の管理方法によると、次のステップを含む。
少なくとも1つの決定されたパラメータの値、及び/又は、電力貯蔵アセンブリに関連される少なくとも1つの決定された特性の値は、いわゆるウィークアセンブリは、予め決定された値の第1範囲に含められるときに、電力貯蔵アセンブリと関連されるコンバータの固定値は、パラメータ、及び/又は、電力貯蔵アセンブリに関連される特性の値の関数としてのみ決定され、
決定されたパラメータの値、及び/又は、関連されて決定された特性が第1範囲に含められない電力貯蔵アセンブリのため、いわゆるストロングアセンブリのため、電力貯蔵アセンブリと関連されるコンバータの固定値は、出力電力の関数及びウィークアセンブリのために決定されたコンバータの固定値の関数として決定される。
予期された値(又はウィークアセンブリの値)より低い電力を貯蔵する電力貯蔵アセンブリは報告され、特定の適合された処理から利点を得る唯一のものである。見返りに、電力貯蔵アセンブリは、少ない電力を要求され、増大した電力は他の電力貯蔵アセンブリに要求される。特に、電力貯蔵アセンブリによって送られた電力の合計は、アセンブリを分解しないでウィークアセンブリによって供給された電力が引かれてから決定される。このようにして決定された電力は、供給する電力を決定するために、ストロングアセンブリの数によって分割される。コンバータの固定値は、各々のストロングアセンブリが同一の電力を供給するように調整される。このようにして、異なる電力貯蔵アセンブリの電力レベルを等しくするとともに、システム全体をより良好に管理する。
−好ましくは、各々の電力貯蔵アセンブリは、特性の値又はパラメータの値が第1範囲に含められる場合にのみ、決定されたパラメータの値、及び/又は、決定された特性の値を処理装置に送信する。このようにして、システム内における無用なやり取りが回避され、ウィークアセンブリだけが第1領域にあるとみなされるように処理装置に報告される。代わりに、全てのアセンブリがパラメータを、例えば、毎秒ごとに、処理装置による同期によって送信する。このようにして、データの衝突が回避される。
−電力貯蔵アセンブリは、許容放電強度が閾値より低ければ、いわゆるウィークアセンブリである。放電強度は、測定されたパラメータ、及び/又は、アセンブリに貯蔵された電力レベルのような電力貯蔵アセンブリに関する他の特性から決定される。
−判明される特別なケースは次の通りである。
電力貯蔵アセンブリの貯蔵された電力が閾値より低いとき、例えば5%より低いとき、0という許容放電強度が電力貯蔵アセンブリに対して決定され、同様に電力貯蔵アセンブリに関連されるコンバータの固定値が0に決定される。つまり、例えば出力時における電圧固定値が0Vに調整され、電気回路の残部から、特に供給対象物から、ストロングアセンブリを接続を切断する。そのような0という許容放電強度は、クラシックアラームがストロングアセンブリ内で報告されるときに、例えば、温度が一定の閾値より低い場合、または、閾値より高い場合に決定され、ストロングアセンブリの不良を示す。
−(各々の電力貯蔵アセンブリで)測定されたパラメータは、下記の特徴を含む。
パラメータは、電力貯蔵アセンブリ内を循環する電力強度、及び/又は、電力貯蔵アセンブリの少なくとも1つの部分の終端における電圧、及び/又は、電力貯蔵アセンブリの温度を含む。
−少なくとも1つのパラメータの値、及び/又は、電力貯蔵アセンブリに関連される少なくとも1つの特性の値が予め決定された第2範囲に含められるときに、電力貯蔵アセンブリに関連されるコンバータの固定値は、0を除く電力が電力貯蔵アセンブリに送られるように、決定され、コンバータは、双方向性である。該パラメータは、もしくは確認された特性は、値の第1範囲と比較した値以外であるか、又は同一の値であり、値の第2範囲は第1範囲に含まれる。
−特に、電力貯蔵アセンブリの電力レベルが閾値より低いときには、例えば1%より低いときには、電力貯蔵アセンブリは、充電モードで作動するように制御されるとともに、電力貯蔵アセンブリに関連されるコンバータの固定値は、0を除く電力が電力貯蔵アセンブリに送られるように、決定される。このようにして、電力貯蔵アセンブリの全放電を回避する。電力が電力貯蔵アセンブリに送られ、特に、関連されるコンバータから該電力貯蔵アセンブリに電圧固定値を送信することで取得される電力は、電力貯蔵アセンブリの名目の電圧より高く、そして、電力貯蔵アセンブリを充電する。このような電力貯蔵アセンブリは、他のストロングアセンブリから低電力強度において充電され、他の電力貯蔵アセンブリは放電モードのままである。
−各々の電力貯蔵アセンブリは、少なくとも1つの初期セルを備えるバッテリモジュールであり、特に一連の複数の初期セルである。各々のセルは、陽極、陰極、電解質を含み、陽極及び陰極は電解質によって、セル内で酸化還元作用が起きるように交換される。バッテリモジュールは、好ましくは、ポリマーからなる電解質を伴ったリチウムメタルポリマーと、残っている部分は個体である。実際にこのような構成によって、バッテリモジュールの安全性とサービス期間のスパンを増加させる。
−電力貯蔵アセンブリは、コンバータによって少なくとも1つの電力源に接続され、コンバータは双方向性であり、管理方法は、放電段階から充電段階に切り替えるためのコンバータ及び電力貯蔵アセンブリを制御するためのステップを含む。実際に充電段階は、電力貯蔵アセンブリに電力を貯蔵し、それゆえとても重要である。
−放電段階から充電段階への切り替えは、電力源によって供給された入力電力が閾値より、特に出力電力より、高いと測定されたときに、行われる。このような場合、電力源はDCパワーを供給するのではなく、例えば天候による電力発生手段である。
−充電段階において、
電力源によって供給された電力が測定されるとともに、許容電力は予め決定された充電強度において電力貯蔵アセンブリを充電するために十分であるかどうかを決定され、
許容電力が十分である場合には、各々の電力貯蔵アセンブリに関連されるコンバータの固定値は決定され、予め決定された充電強度において各々の電力貯蔵アセンブリを充電するために選択され、
許容電力が不十分である場合には、各々の電力貯蔵アセンブリに関連しているコンバータの固定値は決定され、同一の電力を各々の前記電力貯蔵アセンブリに充電するようにに選択され、電力貯蔵アセンブリの少なくとも1つの充電量は、特に許容充電強度は、固定値の関数として決定される。
充電段階において、上述したように、コンバータの電圧固定値は電力貯蔵アセンブリの電圧より高くなるように調整される。このときにまた、コンバータの固定値は、電力貯蔵アセンブリから明確に電力を取得する電気的要素の関数として調整される。十分な電力が利用可能であると、電力貯蔵アセンブリのパラメータのみが、関連される固定値を決定するためにみなされる。
しかしながら、電力源が十分な電力を有していないと、電力貯蔵アセンブリの各々への等しい充電は、いくつかの電力貯蔵アセンブリを充電するときよりも、低い電流で実行され、システムを均質化しサービス期間を増やす。
−電力貯蔵アセンブリは、2つの別の電力源に接続され、特にDCバスを介して、電力源の一方は電力生成手段であり、電力源の他方は配電網である。
−主要電力源は、好ましくは電力生成手段であり、電力貯蔵アセンブリ(及び供給対象物)は、主要電力源によって入力電力が供給される時に他の電力源に接続されるとともに、放電段階において電力貯蔵アセンブリによって供給される電力が閾値より、特に出力電力より、低いときに、他の電力源に接続される。このようにして、少なくともバックアップネットワークによって、供給対象物はさらに供給されるので設備の使用を最適化する。このようなバックアップネットワークは、電力貯蔵アセンブリ、及び/又は、供給対象物にとって必要であるときにのみ接続される。
本発明の別の目的は、供給対象物に電力を供給するシステムであり、該システムは、放電段階で供給対象物に電力を供給するように意図される複数の電力貯蔵アセンブリを備え、電力貯蔵アセンブリは並列に電気的に接続され、少なくとも一つのDCコンバータは、電力貯蔵アセンブリと供給対象物との間に配置され、各々の電力貯蔵アセンブリから生じる電力は他の電力貯蔵アセンブリから生じる電力とは独立して変換されるように、前記システムは、
−各々の電力貯蔵アセンブリに関する少なくとも一つのパラメータが測定される測定手段と、
−電力貯蔵アセンブリの各々に関連されるコンバータの出力時における電力量に関する固定値を、すべての測定手段によって測定されたパラメータの関数として、及び、供給対象物に関する出力電力の関数として、決定する決定手段と、
−それぞれの固定値がコンバータに適用されるように、コンバータを制御する制御手段と、を含む。
上述したように、コンバータは各々の電力貯蔵アセンブリと一連に配置され、複数の電力貯蔵アセンブリと供給対象物との間に配置される。それにもかかわらず、コンバータは電気的に接続されている電力貯蔵アセンブリの各々のために異なる設定値を同一に適用可能である。
測定手段は、好ましくは、各々の前記電力貯蔵アセンブリに配置され、システムはすべての電力貯蔵アセンブリと通信可能である処理装置と、各々の電力貯蔵アセンブリに関連される固定値を決定する決定手段と、を備える。
この時、処理装置は好ましくは、コンバータの制御手段と通信可能である。
電力貯蔵アセンブリは、コンバータによって、少なくとも1つの電力源に接続され、コンバータは双方向性である。電力貯蔵アセンブリは、コンバータによって充電・放電される。
必要に応じて、電力貯蔵アセンブリは、2つの別の電力源に接続され、特に電力源の一方は電力生成手段であり、電力源の他方は配電網である。
システムは、当然ながら、本発明における上述した1つ又は複数の特徴を備える。
本発明の非限定的な実施形態は、以下に詳述されている図を用いて説明する。
本発明の一実施形態に係るシステムの電気的回路図を簡略的に示した図である。 図1のシステムを管理するための方法を示すフロー図である。特に、本発明の一実施形態に係る電力貯蔵アセンブリシステムを管理するための方法を示している。
図1は、本発明の実施形態に係るシステム10を示す。
図から明らかなように、本発明は2つのセパレートな電力源を備え、図示した実施形態では太陽光パネルで示され、特に天然源から生成される電力生成手段12と、配電網14とを備える。電力生成手段12は、当然ながら、電力が太陽光を源としているときに、実際に一枚のパネルより多くのパネルを備え、該パネルは並列に、及び/又は、直列に接続可能であることは明らかである。当然ながら、電力生成手段は他の手段でも可能であり、例えば、風力タービンや船用タービンなどがある。また、配電網は非常用電源によって取って代わることも可能である。
また、本発明に係るシステムは、供給対象物16を備え、該供給対象物16は図示した実施形態では住宅で示されているが、自然及び電力を供給するのに必要な電力に関わらず充電可能である。また、配電網14は供給対象物としてみなすことができるが、説明される実施形態における実施形態ではない。
また、システムは電力貯蔵手段を備え、該電力貯蔵手段は複数の電力貯蔵アセンブリ18A、18B、18C、20を備え、図示した実施形態では全て同一であるとともに、並列に配置されている。電力貯蔵アセンブリは、特に、バッテリモジュールであり、一般的に、該バッテリモジュールは少なくとも一つの基本的電池を備え、好ましくは直列な複数の基本的電池を備え、酸化還元反応が基本的電池の内部で生じるように、各々の電池は陽極、陰極及び電解質を備える。バッテリモジュールは、好ましくは、リチウムタイプであり、特にリチウム金属ポリマータイプであり、これらはバッテリモジュールが作動していないときには電解質は固体であり、モジュールの安全性とサービス寿命を改善する。しかしながら、当然にモジュールは別のタイプのモジュールであってよく、例えば、リチウムイオンであってもよい。また、モジュールは同一のものでなくてもよく、異なるタイプ、及び/又は、異なる貯蔵容量を有していてもよい。電力貯蔵アセンブリの数及び電力貯蔵アセンブリの配置は、説明する実施形態に限定されず、例えば、幾つかの電力貯蔵アセンブリが直列に配置されていてもよい。
また、システムはDCコンバータ22、24を備え、電力貯蔵アセンブリと連続に配置されている。さらに、DCコンバータ22は、一方で電力貯蔵アセンブリ18A−18Cと電力源12、14との間に配置され、他方で電力貯蔵アセンブリ18A−18Cと供給対象物16との間に配置される。DCコンバータ24は、一方で電力貯蔵アセンブリ20と電力源12、14との間に配置され、他方で電力貯蔵アセンブリ20と供給対象物16との間に配置される。各々の電力貯蔵アセンブリに(電力源から)到達する充電電流と、電力貯蔵アセンブリから得られた放電電流(供給対象物16に供給するために)とは、それゆえにコンバータを介して必然的に変換される。コンバータは既知のものであるとともに、好ましくはチョッパから構成される。
図1で示すように、DCコンバータ22、24は同一のものではない。コンバータ24は、コンバータ22が3つの電力貯蔵アセンブリ18A−18Cの上流側に配置されて下流を管理するように意図される間、1つの電力貯蔵アセンブリ20と一連に配置されるように意図されるそのため、並列な3つの電気的ブランチを備え、各ブランチは該電気的ブランチに特有の電気量を調整するための調整手段を含み、例えば、IGBTトランジスタの制御可能なスイッチ26A−26Cである。このようにして、各々の電力貯蔵アセンブリは、1つのコンバータが3つの電力貯蔵アセンブリの上流側に配置されても、個々に管理可能である。
コンバータ22、24は、予め電圧を制御可能であるとともに、各々の電力貯蔵アセンブリの上流側に分けることが可能な電圧生成機として機能する。予め決められた電圧は、コンバータの電圧固定値である。また、コンバータは、電流生成機であってもよく、電流固定値は制御可能であるとともに適用可能であってもよいことは明白である。図示した実施形態において、各々のコンバータに、又はコンバータの各々のブランチに適用された電圧固定値の関数として、バッテリは充電可能又は放電可能である。充電は、特に、コンバータが、電力貯蔵アセンブリの電圧より高い電力貯蔵アセンブリに関連する電圧固定値を有するときになされ、放電は、コンバータが、電力貯蔵アセンブリの電圧ほど高くない電力貯蔵アセンブリに関連する電圧固定値を有するときになされる。
コンバータは、説明した実施形態に限定されない。コンバータは、実際に、多くのエネルギ貯蔵アセンブリの上流側に配置可能である。例えば、1つのコンバータは全ての電力貯蔵アセンブリの電圧固定値を管理可能である。別々のコンバータは、エネルギ貯蔵アセンブリ20で示すように、互いに反対側の両極端のエネルギ貯蔵アセンブリによって使用可能である。第1オプションによって、コスト削減が可能であるが、同一のコンバータに関連された電力貯蔵アセンブリの充電段階及び放電段階が、一体的に管理されなければならないので、魅力的ではない。適切な妥協点は、3つの電力貯蔵アセンブリに各々のコンバータを接続することである。明らかに、このオプションは、有効なただ1つのオプションではなく、多くの構成が機能的なシステムを生成し、本発明の目的を達成させる。
先述したように、電力貯蔵アセンブリ18A−18C;20及びコンバータ22−24から構成されるグループは、電力源12、14及び供給対象物16に電気的に接続される。全ての電気要素は、特に他の電力貯蔵アセンブリが放電される間に幾つかの電力貯蔵アセンブリを充電可能とすることで、複数の電力源から生じる電力を最適に且つ柔軟に管理する直流バス29を介して互いに接続されている。
DCバス29は、特に太陽光パネル12と供給対象物16が接続されている配電網14との両方に接続されている。相互接続手段28が、供給対象物16を配電網14に接続するときと同じように、DCバス29を配電網14、及び/又は、供給対象物16に接続するように備えられることは明白である。
システムは、一方では電力源12とDCバス29との間に配置され、他方では配電網14と供給対象物16とDCバス29との間に配置され、電力貯槽アセンブリ18A−18C;20を充電可能な電力源12、14の各々によって供給された電力を適合するためのコンバータ30、32を備える。電力貯蔵アセンブリは、直流電流を貯蔵することは明白である。
太陽光パネル12の下流側に配置されたコンバータ30は、特にDCコンバータを備えるチャージャであり、太陽光パネルはDC電力を生成する。チャージャは、コンバータが、電圧固定値を適用するときに太陽光パネルによって生じた電力の関数として電圧固定値を適合する装置、特にMPPT(最大電力点を求める装置)である。太陽光パネルは、太陽光パネルが電力を生成する電圧の機能と同じ電力を生成しない非線形電力生成機である。コンバータは、当然ながら、電力源に適合され、AC電流を生成する風力タービンの下流側のコンバータは、例えば、AC/DCコンバータ又は整流器である。
配電網14の下流側に配置されるとともに、供給対象物が接続されているコンバータ32は、両面性のあるAC/DCコンバータであり、該AC/DCコンバータはAC電力をDC電力に変換しその逆も行い、配電網AC電流を配電し、供給対象物はAC電流を使用する。配電網及び関連するコンバータは、論理的にはシステムの通常操作において使用されるはずがなく、且つ、システムの幾つかの要素の不具合を取り除くためだけのシステム内にあるバックアップ電力生成手段であることは明白である。本発明に係るシステムは、それゆえに配電網14を備える電気的ブランチを伴わずに設計される。変形例として、配電網内で必要とされる電力に対して過剰な電力を有するときには、供給対象物は、電力貯蔵アセンブリに供給する一般的な配電網であってもよく、電力は配電網内の何れかで生成する電力が不十分であるときに、配電網に戻ってくる。
また、システムは、各々の電力貯蔵アセンブリ18A、18B、18C、20に関連する測定手段38A、38B、38C、40を備え、これらの測定手段は、各々の電力貯蔵アセンブリに関する少なくとも1つのパラメータを測定するように意図される。これらのパラメータは、特に電力貯蔵アセンブリの温度、電力貯蔵アセンブリの少なくとも一部において循環する電流、及び/又は、電力貯蔵アセンブリの少なくとも一部の終端における電圧である。これらの測定手段は既知のアドホックセンサを備え、一般的に、電力貯蔵アセンブリに組み込まれる。測定手段によって測定されたパラメータは、少なくとも1つの特性を決定する決定手段を備える分析手段42A、42B、42C、44それぞれによって分析可能であり、特性は、例えば、バッテリの充電レベル、又は電流放電の固定値であり、測定されたパラメータから取得される。
また、分析手段は、好ましくは、電力貯蔵アセンブリに組み込まれるとともに、電力貯蔵アセンブリの適正な管理を可能とする。分析手段は、BMS(バッテリ管理システム)と呼ばれる組込要素の一部を形成するとともに、関連される貯蔵アセンブリを管理するように意図される。そのような装置は特に、測定されたパラメータ、及び/又は、測定されたパラメータから決定される特性で試験を行うとともに、該試験が異常な結果を返したときに故障の結果を限定するように作動される。例えば、貯蔵アセンブリの温度が予め決められた範囲内ではないときに、分析手段は残りの回路から貯蔵アセンブリの接続を断つためのヒューズのような相互接続手段を制御できる。それゆえに、制御手段が分析手段に組込み可能であることは明白である。
変形例として、測定手段、及び/又は、分析手段は、たとえBMSのような要素を備えるとしても貯蔵アセンブリの外部にあってもよく、それでもコストの観点において利点は低い。分析手段は任意である、又は、システムの他の要素に組込み可能であり、特に後述する処理装置54に組込み可能である。
また、システムは、電力源12の電気的ブランチに配置される測定手段46を備えるとともに、電力源12が供給可能な入力電力を測定する。このような測定手段は、電圧及び電気的ブランチの電力強度を、特にMPPTチャージャ30の出力における電圧及び電気的ブランチの電力強度を、測定する測定手段を有することが可能である。
また、供給対象物16の電気的ブランチに配置される測定手段48を備えるとともに、供給対象物によって取得される出力電力を測定する。このような測定手段48は、特に、電圧及び電気的ブランチの電力強度を測定する測定手段を有することができる。変形例として、システムは測定手段を備えることをできないが、外部電力は供給対象物の既知のニーズの関数として予め決められることができる。
また、システムはコンバータの制御手段50A、50B、50C、52を備え、該制御手段は、アセンブリの各々と関連し予め決められた電圧固定値を適用することを制御する。特に、制御手段50A、50B、50Cは、コンバータ22の電気的ブランチ上に配置される調整手段26A、26B、26Cのそれぞれを制御する。また、システムは相互接続手段28の制御手段53を備える。
また、システムは、上述した全ての測定手段及び分析手段と協働する処理装置54を備える。特に、処理装置54は、パラメータ、及び/又は、システムの他の要素から取得する特性を貯蔵するためのデータ貯蔵手段と、プロセッサのような実行手段と、を備え、測定されたパラメータ、及び/又は、電力貯蔵アセンブリによって送信される決定された特性からアセンブリの各々に関連する電圧の固定値を決定させる。
システムの稼動及び本発明の実施形態による電力貯蔵アセンブリを管理するための管理方法200について説明する。
システムのそれぞれの入力電力及び出力電力は、まずステップ202において、それぞれの測定手段46、48によって測定される。これら2つの電力は比較され、特に、ステップ204において処理装置54によって比較される。もし、入力において供給される入力電力Peが、出力電力Psより低ければ、電力源12によって供給される電力が供給対象物に供給するのに十分でないことを意味する。電力貯蔵アセンブリによって追加の電力が取得されるに違いなく、それゆえに、供給対象物に電力貯蔵アセンブリを放電するように選択がなされる。それゆえに、処理装置54は、電力貯蔵アセンブリに放電モード(放電段階205A)を設定するための固定値を送信する。しかしながら、もし入力電力Peが出力電力Psより高ければ、太陽光パネルは対象物16に供給するために自然源から取得される十分な電力を供給するとともに、利用可能な電力がシステム内に残っていることを意味する。それゆえに、目的は電力を貯蔵することであるとともに、電力貯蔵アセンブリを充電するように選択がなされる。それゆえに、処理装置54は、電力貯蔵アセンブリに充電モード(充電段階205B)を設定するための固定値を送信する。
放電段階:
放電段階が有効であると、各々の貯蔵アセンブリ18A−18C、20のそれぞれの測定手段38A−38C、40は、貯蔵アセンブリに関するパラメータを測定し、つまり、ステップ206において、温度及びアセンブリの終端における電圧を測定する。それぞれの分析手段42A−42C、44は、貯蔵アセンブリの幾つかの特性を、例えば、ステップ208において、電流制限固定値と言われる、各々の貯蔵アセンブリ許容における、充電レベル及び放電強度を決定する。分析手段42A−42C、44は、特に、放電強度が固定値の値を超えないように貯蔵アセンブリを制御する。異なるパラメータ及び特性が、ステップ210において、処理装置54に送信される。
それゆえに、処理装置54は、電流制限電圧、及び、各々の貯蔵アセンブリ18A−18C、20の固定値によって、各々のアセンブリの終端における利用可能な電力、及び、アセンブリによって供給可能な最大電力Pmax(各々のアセンブリの合計電力)を算出可能であるとともに、該最大電力Pmaxは、ステップ212において、供給対象物16に供給するのに必要とされる電力、もしくは差分電力(Ps−Pe)と比較可能である。
もし、最大電力Pmaxが差分電力(Ps−Pe)より高くなければ、ステップ214において、最大電力Pmaxは、いわゆる臨界電力値Pcと呼ばれる他の低い閾値電力と比較される。もし、最大電力Pmaxが、臨界電力値Pcより低ければ、システムは、供給対象物16に供給するのに十分でないことを意味し、相互接続手段28及び貯蔵アセンブリは、処置装置54及び制御手段53によって、システムがバックアップネットワーク14に接続されるように制御される。特に、相互接続手段28は、ネットワークから生じる電流が、貯蔵アセンブリと供給対象物との両方に供給可能であるように制御される。また、貯蔵アセンブリは太陽光パネルによって供給可能である。また、貯蔵アセンブリはそれぞれの分析手段42A−42C、44によって充電モードに切り替わるために制御される。
反対の場合では、相互接続手段28は、供給対象物がDCバス29に接続されるとともに、任意にネットワーク14に接続されるが、DCバスはネットワーク14に接続されないように制御される。
もし、最大電力Pmaxが臨界電力値Pcより高ければ、システムは供給対象物に供給可能であるが、アセンブリの各々の最大電力が使用されるとみなされるとともに、ステップ218において、処理装置54は、特に、対応するアセンブリが供給対象物16に許容な放電強度において放電するように、アセンブリの特性だけの関数としてアセンブリの各々に関連する電圧固定値を決定する。コンバータ22、24は、ステップ220において、制御手段50A−50C、52によって決められた固定値を適用するために制御される。当然ながら、電圧固定値は、貯蔵アセンブリの測定されたそれぞれの電圧より低く、アセンブリが放電モードに切り替わる。
反対に、もし、最大電力Pmaxが差分電力(Ps−Pe)より高ければ、ステップ222において、処理装置54は、電流制限固定値ID18A、ID18B、ID18C、ID20、が閾値Isより高いかどうか各々の貯蔵アセンブリ18A−18C、20を確認する。この場合において、各貯蔵アセンブリは正常に機能しているとみなされる。目的は、すべてのアセンブリに同一の放電を適用することである。処理装置54は、このような結果を得るために、コンバータ22、24に適用される各々のアセンブリに関連する電圧固定値を算出する。各々のアセンブリ18A−18C、20に関連する固定値は、特に、同じである。ステップ226において、制御手段50A−50C、52は、コンバータにこの固定値を適用する。
しかしながら、もし、1つ又は複数の貯蔵アセンブリに関連する電流制限固定値が閾値Isより低ければ、いわゆる“ウィーク”と呼ばれるアセンブリは、劣化を回避するために節電される。ある特定のケースは、アセンブリの分析手段が、アセンブリの充電レベルが5%より低いので、電流制限固定値は0であると決定するときである。ステップ227において、処理装置はアセンブリに関連する電流制限固定値は0であるかどうかを試す。
もし、このような場合でないときは、処理装置54は、ステップ228において、“ウィーク”アセンブリの各々を、アセンブリが許容放電に対応する電流において放電するように、アセンブリの特性の唯一の関数であるアセンブリに関連する電圧固定値を算出する。ステップ230において、配電される電力(“ウィーク”アセンブリの各々によって供給されるPs−Pe−電力)を算出し、“ウィーク”アセンブリと同一であるとみなされないアセンブリに関連する電圧固定値は、このような非“ウィーク”アセンブリの各々が同じ電力を供給するように、算出される。それゆえに、非“ウィーク”アセンブリの固定値は等しく、“ウィーク”アセンブリの欠点を補う。ステップ232において、制御手段50A−50C、52は、これら決定された固定値をコンバータに適用する。
しかしながら、もし、“ウィーク”アセンブリの1つが、ステップ234において、装置に電流制限固定値が0であることを送信したら、処理装置54は、関連する“ウィーク”アセンブリに貯蔵される電力Eiが閾値電力Esより低いかどうかを、例えば1%より低いかどうかを、確認する。もし、このような場合でないときは、ステップ282からステップ232が適用され、アセンブリは、供給対象物から接続断である許容放電強度の値によって、0という電流制限固定値となる。また、0という電圧固定値は適切なアセンブリと関連するコンバータに適用される。いったん電圧固定値がコンバータに適用されると、電流固定値がアセンブリに適用されることは明白である。
しかしながら、もし、貯蔵アセンブリの電力Eiが閾値電力Esより低ければ、放電を確実に回避するために非常に弱い電流で充電することが好ましい。ステップ236において、装置は、他のアセンブリが放電段階にある間に、アセンブリの分析手段によって、対応する貯蔵アセンブリに対する充電段階への切替を制御する。また、必要とされる電流で充電を行うためにアセンブリに関連する電圧固定値を決定するとともに、ステップ238において、充電によって生成される電力を算出する。配電用に残っている電力が充電されたアセンブリを維持するために使用される電力によって増加されるように算出することで、ステップ228からステップ232を進む。
このような方法は、実際には、放電段階を通して適用される。アセンブリから生成する電流制限固定値は、放電段階において修正され、コンバータに送信される固定値は結果として修正される。
充電段階:
最初のテストステップ204において、アセンブリ18A−18C、20が充電モードにあると決定されるならば、放電段階において指し示された、測定、決定及び送信するためのステップ206からステップ210が実行される。
ステップ240において、ステップ202、ステップ206及びステップ208で取得されたデータから、アセンブリを充電するために専念される電力(Ps−Pe)が、基準強度においてすべてのアセンブリの充電に対応する充電電力Pchより高いかどうかをテストする。また、電力Pchは各々のアセンブリの電圧に関する情報によって決定される。
該電力が充電電力より高くなければ、コンバータにおいて各々のアセンブリに関連している固定値は、アセンブリの充電が一様に達成されるとともに、電力はステップ242で異なるアセンブリに平等に配電されるように、決定される。制御手段50A−50C、52は、該固定値を適用するようにステップ244において制御される。また、コンバータに送信された固定値は、ステップ246で、各々のアセンブリに送信されるとともに、各々のアセンブリは、ステップ248で、分析手段42A−42C、44によって、アセンブリに適用される電流充電制限固定値を適応する。
しかしながら、アセンブリ18A−18C、20を充電するために利用可能な電力が充電電力より高ければ、充電は通常通りに実行される。つまり、電圧固定値は、ステップ250で、処理装置54によって、アセンブリの特性の関数としてのみ決定され、特にアセンブリが基準電流において充電されるように決定される。ステップ252では、コンバータ22、24は、処理装置によって算出された固定値を適用するように制御手段50A−50C、52によって制御される。
上述したように、充電段階において貯蔵アセンブリに関連して適用された電圧固体値は、必ずアセンブリの電圧より高い。
配電網14から電力が送られると、利用可能な電力は必ず充電電力より高いとみなされ、切替がステップ216からステップ250に直接的になされる。
このように、説明した方法は、たとえ他のアセンブリと共に作動していても貯蔵アセンブリの製品寿命を長くするために、電力貯蔵アセンブリの分散に適応される。
しかしながら、本方法は説明した内容に限定されない。多くのステップが任意であり、例えば、貯蔵アセンブリの充電レベルの確認ステップは任意である。また、閾値のために選択された電力は、本開示における電力と異なってもよい。また、いくつかのステップは、システムの構成の関数として変化してもよく、例えば、決定手段がストロングアセンブリではなく処理装置に統合される。また、アセンブリは処理装置に、電力が閾値より低いときに電流制限固定値を送ってもよい。
本開示に示されない多くの変形例が本発明の一部から構成され、変形例は特許請求の範囲に含まれる。

Claims (22)

  1. 放電段階(205A)で電力を供給される供給対象物(16)に電力を供給するように意図される複数の電力貯蔵アセンブリ(18A−18C、20)を管理するための管理方法(200)であって、
    前記電力貯蔵アセンブリは並列に電気的に接続され、
    少なくとも一つのDCコンバータ(22、24)は、前記電力貯蔵アセンブリと前記供給対象物との間に配置され、
    各々の前記電力貯蔵アセンブリから生じる前記電力が他の前記電力貯蔵アセンブリから生じる前記電力とは独立して変換されるように、前記管理方法は前記放電段階で、
    各々の前記電力貯蔵アセンブリに関する少なくとも一つのパラメータが測定される測定工程(206)と、
    すべての前記電力貯蔵アセンブリのために測定された前記パラメータの関数、及び前記供給対象物に関する少なくとも一つの出力電力の関数として、それぞれの出力時における電気量に関する少なくとも一つの固定値は、別の固定値が前記電力貯蔵アセンブリの各々と関連されているように、コンバータのために決定される決定工程(218、224、228、230)と、
    前記コンバータは、対応する前記固定値が適用されるように制御される制御工程(220、226、232)と、を含むことを特徴とする管理方法(200)。
  2. 少なくとも一つのコンバータ(22)は、前記電力貯蔵アセンブリ(18A−18C)に各々に接続されている並列な複数の電気的ブランチを備え、各々の前記電気的ブランチは、前記電気的ブランチに特有の前記電気量を調整する調整手段(26A−26C)を含む請求項1に記載の管理方法(200)。
  3. 前記電力貯蔵アセンブリに関する少なくとも一つの特性は、測定された前記パラメータのうち少なくとも1つの関数として決定され(208)、前記電力貯蔵アセンブリに関する前記特性は、少なくとも一つの他の前記電力貯蔵アセンブリに関連される出力時における前記固定値を決定するために使用される請求項1又は2に記載の管理方法(200)。
  4. 前記特性の少なくとも1つは、前記電力貯蔵アセンブリに貯蔵されている電力レベル、及び/又は、許容放電強度である請求項1から3のいずれか一項に記載の管理方法(200)。
  5. 前記電力貯蔵アセンブリは、前記許容放電強度を超えないように制御される(208)請求項4に記載の管理方法(200)。
  6. 各々の前記電力貯蔵アセンブリ(18A−18C、20)は、
    前記電力貯蔵アセンブリに関する前記パラメータを測定するための測定装置(38A−38C、40)と、
    前記許容放電強度に関する少なくとも1つの前記特性を決定する任意の決定手段(42A−42C、44)と、を含む請求項1から5のいずれか一項に記載の管理方法(200)。
  7. 前記電力貯蔵アセンブリ(18A−18C、20)の少なくとも1つは、特に各々の前記電力貯蔵アセンブリは、測定された前記パラメータの少なくとも1つを、及び/又は、決定された前記特性の少なくとも1つを、前記電力貯蔵アセンブリの各々に関連される前記コンバータ(22、24)の前記固定値を決定する決定ステップ(216、224、228、230)を実行する処理装置(54)に送信する(210)請求項1から6のいずれか一項に記載の管理方法(200)。
  8. 前記管理方法は、
    少なくとも1つの決定された前記パラメータの値、及び/又は、前記電力貯蔵アセンブリに関連される少なくとも1つの決定された前記特性(ID18A、ID18B、ID18C、ID20)の値は、いわゆるウィークアセンブリは、予め決定された値の第1範囲に含められるときに、前記電力貯蔵アセンブリと関連される前記コンバータの前記固定値は、前記パラメータ、及び/又は、前記電力貯蔵アセンブリに関連される特性の値の関数としてのみ決定され(228)、
    前記電力貯蔵アセンブリのうち測定された前記パラメータの値、及び/又は、関連されて決定された前記特性が前記第1範囲に含められない前記電力貯蔵アセンブリのため、いわゆるストロングアセンブリのため、前記電力貯蔵アセンブリと関連される前記コンバータの前記固定値は、前記出力電力の関数及び前記ウィークアセンブリのために決定された前記コンバータの前記固定値の関数として決定される(230)請求項7に記載の管理方法。
  9. 前記電力貯蔵アセンブリは、前記許容放電強度(ID18A、ID18B、ID18C、ID20)が閾値より低ければ、いわゆる前記ウィークアセンブリである請求項1から8のいずれか一項に記載の管理方法。
  10. 測定された前記パラメータは、
    前記電力貯蔵アセンブリ内を循環する電力強度、及び/又は、
    前記電力貯蔵アセンブリの少なくとも1つの部分の終端における電圧、及び/又は、
    前記電力貯蔵アセンブリの温度を含む請求項1から9のいずれか一項に記載の管理方法。
  11. 少なくとも1つの前記パラメータの値、及び/又は、前記電力貯蔵アセンブリに関連される少なくとも1つの前記特性の値が予め決定された第2範囲に含められるときに、
    前記電力貯蔵アセンブリに関連される前記コンバータの前記固定値は、0を除く電力が前記電力貯蔵アセンブリに送られるように、決定され(238)、
    前記コンバータは、双方向性である請求項1から10のいずれか一項に記載の管理方法。
  12. 前記電力貯蔵アセンブリの前記電力レベルが閾値より低いときには、例えば1%より低いときには、
    前記電力貯蔵アセンブリは、充電モード(236)で作動するように制御されるとともに、
    前記電力貯蔵アセンブリに関連される前記コンバータの出力固定値は、0を除く電力が前記電力貯蔵アセンブリに送られるように、決定される(238)請求項11に記載の管理方法。
  13. 前記電力貯蔵アセンブリ(18A−18C、20)は、前記コンバータ(22、24)によって少なくとも1つの電力源(12、14)に接続され、
    前記コンバータは双方向性であり、
    前記管理方法は、放電段階(205A)から充電段階(205B)に切り替えるための前記コンバータ及び前記電力貯蔵アセンブリを制御するためのステップを含む請求項1から12のいずれか一項に記載の管理方法。
  14. 前記放電段階から前記充電段階への切替は、前記電力源によって供給される入力電力(Pe)が閾値より、特に前記出力電力(Ps)より、高いことを測定されると実行される請求項13に記載の管理方法。
  15. 前記充電段階(205B)では、
    前記電力源によって供給された電力が測定される(202)とともに、許容電力は予め決定された充電強度において前記電力貯蔵アセンブリ(18A−18C、20)を充電するために十分であるかどうかを決定され、
    前記許容電力が十分である場合には、
    各々の前記電力貯蔵アセンブリに関連される前記コンバータの前記固定値は決定され(250)、
    前記固定値は予め決定された前記充電強度において各々の前記電力貯蔵アセンブリを充電するために選択され、
    前記許容電力が不十分である場合には、
    各々の前記電力貯蔵アセンブリに関連している前記コンバータの前記固定値は決定され(242)、
    前記固定値は予め決定された前記充電強度において各々の前記電力貯蔵アセンブリを充電するために選択され、
    前記電力貯蔵アセンブリの少なくとも1つの充電量は、特に許容充電強度は、前記固定値の関数として決定される(248)請求項13又は14に記載の管理方法。
  16. 前記電力貯蔵アセンブリ(18A−18C、20)は、2つの別の前記電力源(12、14)に接続され、特に前記電力源の一方は電力生成手段(12)であり、前記電力源の他方は配電網(14)である請求項14又は15に記載の管理方法。
  17. 主要電力源は前記電力生成手段(12)であり、
    前記電力貯蔵アセンブリは、前記主要電力源によって供給される前記入力電力(Pe)、及び、前記放電段階において前記電力貯蔵アセンブリによって供給される電力(Pmax)が閾値(Pc)より、特に前記出力電力より、低いときに、前記電力源の他方(14)と接続される請求項16に記載の管理方法。
  18. 電力を供給される供給対象物に電力を供給するためのシステム(10)であって、
    放電段階で前記供給対象物(16)に電力を供給するように意図される複数の電力貯蔵アセンブリ(18A−18C、20)を備え、
    前記電力貯蔵アセンブリは並列に電気的に接続され、
    少なくとも一つのDCコンバータ(22、24)は、前記電力貯蔵アセンブリと前記供給対象物との間に配置され、
    各々の前記電力貯蔵アセンブリから生じる電力は他の前記電力貯蔵アセンブリから生じる電力とは独立して変換されるように、前記システムは、
    各々の前記電力貯蔵アセンブリに関する少なくとも一つのパラメータが測定される測定手段(38A−38C、40)と、
    前記電力貯蔵アセンブリの各々に関連されるコンバータの出力時における電力量に関する固定値を、すべての前記測定手段によって測定された前記パラメータの関数として、及び、前記供給対象物に関する出力電力(Ps)の関数として、決定する決定手段(54)と、
    それぞれの前記固定値が前記コンバータに適用されるように、前記コンバータ(22、24)を制御する制御手段(50A−50C、52)と、を含むシステム。
  19. 前記測定手段(38A−38C、40)は、各々の前記電力貯蔵アセンブリ(18A−18C、20)に配置され、前記システムはすべての前記電力貯蔵アセンブリと通信可能である処理装置(54)と、各々の前記電力貯蔵アセンブリに関連される前記固定値を決定する前記決定手段と、を備える請求項18に記載のシステム。
  20. 前記処理装置(54)は、前記コンバータ(22、24)の前記制御手段(50A−50C、52)と通信可能である請求項19に記載のシステム。
  21. 前記電力貯蔵アセンブリ(18A−18C、20)は、前記コンバータ(22、24)によって、少なくとも1つの電力源(12、14)に接続され、
    前記コンバータは双方向性である請求項20に記載のシステム。
  22. 前記電力貯蔵アセンブリ(18A−18C、20)は、2つの別の前記電力源(12、14)に接続され、特に前記電力源の一方は電力生成手段(12)であり、前記電力源の他方は配電網(14)である請求項21に記載のシステム。
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