JP2019075258A - Power supply system with battery deterioration restraint device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池劣化抑制装置を備えた電源システムに関する。 The present invention relates to a power supply system provided with a battery deterioration suppression device.
非水二次電池と、自然エネルギーを利用して非水二次電池を充電する発電手段と、発電手段の発電量及び非水二次電池の温度の少なくとも一方を測定し、測定値が所定の設定値以上になった場合に非水二次電池の充電電圧の上昇及び充電電流の増加の少なくとも一方を実行する充電回路と、を備えた電源システムが開示されている(特許文献1)。 At least one of a non-aqueous secondary battery, a power generation means for charging the non-aqueous secondary battery using natural energy, and a power generation amount of the power generation means and a temperature of the non-aqueous secondary battery is measured. A power supply system is disclosed that includes a charging circuit that executes at least one of an increase in charging voltage and an increase in charging current of a non-aqueous secondary battery when the voltage exceeds a set value (Patent Document 1).
このように、自然エネルギーを利用した発電手段を用いて非水二次電池を充電する電源システムとすることで、二次電池の充電制御を最適化し、二次電池の劣化を防止し、長期に亘って安定した電源供給が可能となるとされている。 As described above, by using the power supply system to charge the non-aqueous secondary battery using the power generation means using natural energy, the charge control of the secondary battery is optimized, the deterioration of the secondary battery is prevented, and the long-term It is supposed that stable power supply will be possible.
しかしながら、従来技術では、温度が45℃以上になったときに充電電流を下げることに言及されているのみであり、外部から受熱する場合において温度上昇を防ぐことができないという課題がある。 However, the prior art only mentions lowering the charging current when the temperature reaches 45 ° C. or more, and there is a problem that the temperature rise can not be prevented when receiving heat from the outside.
本発明の1つの態様は、再生可能エネルギーによる発電電力を負荷に供給すると共に、余剰電力を二次電池に蓄電し、前記発電電力が前記負荷への供給電力を下回る期間では前記二次電池から前記負荷へ電力を供給する電源システムにおいて、前記発電電力及び前記二次電池に蓄電された電力の少なくとも一方を用いて、前記二次電池の温度を調整する二次電池温調装置を備え、前記二次電池温調装置によって前記二次電池の温度を調整することを特徴とする電源システムである。 One aspect of the present invention is to supply power generated by renewable energy to a load and to store surplus power in a secondary battery, and from the secondary battery in a period in which the generated power is less than the power supplied to the load The power supply system for supplying power to the load, comprising: a secondary battery temperature control device for adjusting the temperature of the secondary battery using at least one of the generated power and the power stored in the secondary battery; It is a power supply system characterized by adjusting the temperature of the rechargeable battery by a rechargeable battery temperature control device.
ここで、前記二次電池から前記二次電池温調装置へ供給される電力量は、前記発電電力が前記負荷への供給電力を下回る期間における前記二次電池から前記負荷への供給電力量の予測値と、前記二次電池の蓄電量とにおいて、前記二次電池の蓄電量≧前記二次電池から前記負荷への供給電力量の予測値+前記二次電池から前記二次電池温調装置へ供給される電力量の関係を満たすことが好適である。 Here, the amount of power supplied from the secondary battery to the secondary battery temperature control device is the amount of power supplied from the secondary battery to the load during a period in which the generated power falls below the power supplied to the load. In the predicted value and the storage amount of the secondary battery, the storage amount of the secondary battery 予 測 predicted value of the power supply amount from the secondary battery to the load + temperature control device for the secondary battery from the secondary battery It is preferable to satisfy the relationship of the amount of power supplied to the circuit.
本発明によれば、二次電池の温度を調整することにより電池劣化を抑制し、電池の寿命を延ばすことができる。 According to the present invention, by adjusting the temperature of the secondary battery, battery deterioration can be suppressed and the battery life can be extended.
本発明の実施の形態における電源システム100は、図1に示すように、太陽電池10、直流/直流変換器(DC/DC)12、二次電池14、直流/直流変換器(DC/DC)16、二次電池温調装置18、直流/直流変換器(DC/DC)20及び制御装置22を含んで構成される。
As shown in FIG. 1, a
電源システム100は、負荷200に対して電力を供給する。負荷200は、例えば、電気自動車のバッテリ等とすることができる。具体的には、インバータやコンバータ等の電力変換器202を介して電源システム100から負荷200へ電力が供給される。
太陽電池10は、太陽エネルギーを受けて光電変換を行うことによって発電を行う。太陽電池10は、その発電電力を必要に応じて二次電池14、二次電池温調装置18及び負荷200の少なくとも1つに供給することができる。例えば、太陽電池10は、DC/DC12を介して出力電圧を変換して、二次電池14、二次電池温調装置18及び負荷200の少なくとも1つに電力を供給する。
The
なお、本実施の形態では太陽電池10としたが、再生可能エネルギーを利用した発電手段を備えるものであればよい。再生可能エネルギーとは、太陽・地球物理学的・生物学的な源に由来し、自然界によって利用する以上の速度で補充されるエネルギー全般を指す。例えば、太陽光、風力、波力・潮力、流水・潮汐、地熱、バイオマス等、自然の力で定常的(もしくは反復的)に補充されるエネルギー資源より発電する手段であればよい。
In addition, although it was set as the
二次電池14は、充電を行うことにより電力を蓄えられ、繰り返し使用できる電池である。二次電池14は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電池等とすることができる。二次電池14は、太陽電池10から電力を受けて充電される。また、二次電池14は、その発電電力を必要に応じて二次電池温調装置18及び負荷200の少なくとも1つに供給することができる。例えば、二次電池14は、DC/DC16を介して電圧を変換して、太陽電池10、二次電池温調装置18及び負荷200と電力のやり取りを行う。
The
二次電池温調装置18は、二次電池14の温度を調整する装置である。二次電池温調装置18は、太陽電池10及び二次電池14の少なくとも1つから電力の供給を受けて、二次電池14の温度を調整する。二次電池温調装置18は、制御装置22からの温度制御信号を受けて、二次電池14の温度が温度制御信号に応じた温度となるように温度調整を行う。例えば、DC/DC20を介して電圧を変換して、太陽電池10及び二次電池14の少なくとも1つから電力の供給を受け、熱媒体を加熱又は冷却し、熱媒体を介してヒータと二次電池14との間で熱交換を行わせることで二次電池14の温度を調整する。
The secondary battery
ただし、二次電池温調装置18による二次電池14の温度調整方法は熱交換に限定されるものでなく、ペルチェ素子を用いた温調等の他の方法を適用してもよい。
However, the temperature control method of the
電源システム100では、図2に示すように、昼間に発電した電力から負荷200へ供給される負荷電力を差し引いた余剰電力を二次電池14に蓄え、太陽電池10で発電できない夜間や発電電力を負荷電力が上回る状況において二次電池14に蓄えた電力を使用することができる。
In the
また、二次電池14は、その設置場所の状況によっては、直射日光が当たったり、密閉空間に置かれたりすることもあり、二次電池14の温度は高温となったり、低温となったりすることがある。図3は、二次電池14の充電状態(SOC)と温度の時間的な変化の例を示す。図3の例では、夜間には二次電池14の電力が使用されてSOCが低下し、昼間には太陽電池10から二次電池14へ充電が行われてSOCが増加する(図3中、実線で示す)。また、外気温の変化に応じて、夜間には二次電池14の温度は低下し、昼間には二次電池14の温度は上昇する(図3中、破線で示す)。二次電池14は、高温及び高SOCの状態に置かれる時間が長いほど劣化速度が大きくなる。また、二次電池14がリチウムイオン電池である場合、二次電池14が低温に置かれるとリチウムの析出により劣化が促進される。
Further, depending on the conditions of the installation location, the
そこで、電源システム100では、二次電池14の温度を調整することができる構成としている。電源システム100では、太陽電池10による発電電力及び二次電池14に蓄えられた電力の少なくとも一方の一部の電力を二次電池温調装置18へ供給して二次電池14の加熱又は冷却を行う。
Therefore, in the
制御装置22は、二次電池14に設けられたセンサ14aから二次電池14の現在の状態の測定値を受けて、当該測定値に応じて二次電池温調装置18への供給電力を制御すると共に、二次電池温調装置18へ温度制御信号を送信して二次電池14の温度を調整する。
具体的には、センサ14aとして温度センサを設け、二次電池14の温度の測定値を制御装置22へ出力する。制御装置22は、二次電池14の温度の測定値を受けて、二次電池14の温度が所望の温度範囲になるようにDC/DC20及び二次電池温調装置18へ制御信号を出力する。すなわち、図4に示すように、二次電池14の温度の測定値が所望の温度範囲よりも高い場合には二次電池14を冷却するように制御する。また、二次電池14の温度の測定値が所望の温度範囲よりも低い場合には二次電池14を暖機するように制御する。
Specifically, a temperature sensor is provided as the
なお、温調による二次電池14の温度の目標値(所望の温度範囲)は、二次電池14の種類に応じて設定することが好適である。例えば、二次電池14の温度の目標値としては10℃以上25℃以下とすることが好適である。
In addition, it is preferable to set the target value (desired temperature range) of the temperature of the
このように、太陽電池10の発電電力及び二次電池14の蓄電電力の少なくとも1つを用いて二次電池14の温度を制御することによって、高温及び低温での二次電池14の劣化を抑制できる電源システム100を提供することができる。
Thus, by controlling the temperature of the
なお、二次電池14の温度の測定値と共に、二次電池14の充電率(SOC)の測定値に応じて二次電池14の温度を調整する制御を行うようにしてもよい。この場合、センサ14aとして二次電池14の電圧を測定する電圧センサ及び電流を測定する電流センサを設け、これらの測定値を制御装置22へ出力する。制御装置22は、これらの測定値が二次電池14のSOCを算出し、当該SOC及び二次電池14の温度の測定値に応じて二次電池14の温度を制御する。例えば、SOCが所定の基準値よりも高く、二次電池14の温度の測定値が目標値より大きい場合に二次電池14を冷却するように制御する。
Control may be performed to adjust the temperature of the
また、太陽電池10からの発電電力と二次電池14の蓄電電力のうちどの程度の電力を二次電池温調装置18へ供給することが好適であるかを決定する必要がある。太陽電池10による発電量が小さく、夜間の消費電力が大きく二次電池14から大量の電力を供給する必要があるような場合に二次電池温調装置18へ電力を使用してしまうと、二次電池14のSOCが低下し、電力供給が不安定になるおそれがある。そこで、図5に示すように、昼間において余剰電力として二次電池14に蓄電できる電力量を予測すると共に、夜間の消費電力量を予測し、数式(1)に示す条件を満たす範囲で二次電池14の蓄電電力を温調に利用することが好適である。
(数1)
二次電池の蓄電量 ≧ 二次電池から負荷への供給電力量の予測値+二次電池から二次電池温調装置へ供給される電力量 ・・・(1)
In addition, it is necessary to determine which of the power generated by the
(1)
Storage capacity of the secondary battery 予 測 Predicted value of the amount of electric power supplied from the secondary battery to the load + electric energy supplied from the secondary battery to the secondary battery temperature control device (1)
このようにすることによって、二次電池14の温調による二次電池14の劣化抑制と、夜間等の電力が不足しがちな状態における電力供給の不足を回避することができる。
By doing this, it is possible to prevent the deterioration of the
なお、本実施の形態では、再生可能エネルギーを利用した発電手段として太陽電池10を採用した例について説明したが、他の再生可能エネルギーを利用した発電手段としてもよい。例えば、風力発電手段を適用してもよい。この場合、風が弱い時間帯における負荷200への電力使用量と二次電池14の蓄電量との差を余剰電力として二次電池14の温度調整に使用するようにすればよい。また、波力・潮力、流水・潮汐、地熱、バイオマス等の再生可能エネルギーを用いる場合も同様であり、発電に利用できるエネルギーの時間変化に応じて発電電力と二次電池14の蓄電電力とにおいて温度調整に使用できる電力の割合を決定するようにすればよい。
In the present embodiment, although an example in which the
10 太陽電池、12,16,20 直流/直流変換器、14 二次電池、14a センサ、18 二次電池温調装置、22 制御装置、100 電源システム、200 負荷、202 電力変換器。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記発電電力及び前記二次電池に蓄電された電力の少なくとも一方を用いて、前記二次電池の温度を調整する二次電池温調装置を備え、
前記二次電池温調装置によって前記二次電池の温度を調整することを特徴とする電源システム。 A power supply that supplies power generated by renewable energy to a load and stores surplus power in a secondary battery, and supplies power from the secondary battery to the load in a period during which the generated power falls below the power supplied to the load In the system
And a secondary battery temperature control device that adjusts the temperature of the secondary battery using at least one of the generated power and the power stored in the secondary battery,
A power supply system characterized in that the temperature of the secondary battery is adjusted by the secondary battery temperature control device.
前記二次電池から前記二次電池温調装置へ供給される電力量は、前記発電電力が前記負荷への供給電力を下回る期間における前記二次電池から前記負荷への供給電力量の予測値と、前記二次電池の蓄電量とにおいて、
前記二次電池の蓄電量≧前記二次電池から前記負荷への供給電力量の予測値+前記二次電池から前記二次電池温調装置へ供給される電力量
の関係を満たすことを特徴とする電源システム。 The power supply system according to claim 1,
The amount of power supplied from the secondary battery to the secondary battery temperature control device is a predicted value of the amount of power supplied from the secondary battery to the load in a period during which the generated power falls below the power supplied to the load. The storage amount of the secondary battery,
The storage amount of the secondary battery ≧ predicted value of the amount of power supplied from the secondary battery to the load + the relationship between the amount of power supplied from the secondary battery to the secondary battery temperature control device Power system.
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WO2024120274A1 (en) * | 2022-12-07 | 2024-06-13 | 华为数字能源技术有限公司 | Energy storage-based heating control method, energy storage system, and photovoltaic energy storage system |
-
2017
- 2017-10-16 JP JP2017200031A patent/JP2019075258A/en active Pending
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WO2024120274A1 (en) * | 2022-12-07 | 2024-06-13 | 华为数字能源技术有限公司 | Energy storage-based heating control method, energy storage system, and photovoltaic energy storage system |
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