JP2021019400A

JP2021019400A - 蓄電システム

Info

Publication number: JP2021019400A
Application number: JP2019132861A
Authority: JP
Inventors: 雅樹仲石; Masaki Nakaishi; 久志中林; Hisashi Nakabayashi
Original assignee: Tabuchi Electric Co Ltd
Current assignee: Tabuchi Electric Co Ltd
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2021-02-15
Anticipated expiration: 2039-07-18
Also published as: JP7406933B2

Abstract

【課題】蓄電池の管理及び蓄電システムの運用を容易にする。【解決手段】蓄電システム１は、互いにＳＯＨの異なる複数の蓄電池２１と、複数の蓄電池２１それぞれのＳＯＨを特定するためのＳＯＨ情報を受けて、そのＳＯＨ情報を基に、複数の蓄電池２１の互いのＳＯＨの差が減少するように、複数の蓄電池２１の充放電を制御する充放電制御部３３とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の蓄電池を有する蓄電システムに関するものである。

特許文献１には、複数の蓄電池充放電セットをＤＣバスラインに並列に接続した太陽光発電システムにおいて、それぞれの蓄電池セットを一定時間ごとに切り替えて動作させることで、各セット内の蓄電池の寿命の均等化を図る技術が開示されている。

特開２０１２−１６１１９０号

ところで、既存の蓄電システムに、蓄電池を増設する場合、既設の蓄電池と、増設された蓄電池とでは、ＳＯＨ（State Of Health）が互いに異なる場合がある。そうすると、特許文献１のように、一定時間ごとに充放電させる蓄電池を切り替えると、蓄電池の寿命が各蓄電池で互いに異なり、一方の蓄電池が先に寿命を迎えることで、蓄電システムとしての充放電効率が低下する恐れがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。

本発明の第１態様に係る蓄電システムは、互いにＳＯＨ（State Of Health）の異なる複数の蓄電池と、前記複数の蓄電池それぞれのＳＯＨを特定するためのＳＯＨ情報を受け、当該ＳＯＨ情報を基に前記複数の蓄電池の互いのＳＯＨの差が減少するようにそれぞれの前記蓄電池の充放電を制御する充放電制御部とを備えている、ことを特徴とする。

上記態様によると、充放電制御部が、複数の蓄電池のＳＯＨの差が減少するように、それぞれの蓄電池の充放電制御を行うので、互いにＳＯＨの異なる蓄電池が接続された場合においても、充放電を進めるうちに、複数の蓄電池のＳＯＨを徐々に近づけていくことができる。その結果、複数の蓄電池の充電終期を揃えるまたは互いに近づけることができるので、蓄電池を有効に活用することができる。また、蓄電池の管理及び蓄電システムの運用が容易になる。

本発明によると、互いにＳＯＨの異なる蓄電池が接続された場合においても、充放電を進めるうちに、複数の蓄電池の劣化状態を徐々に近づけていくことができる。その結果、複数の蓄電池の充電終期を揃えるまたは互いに近づけることができるので、蓄電池の管理及び蓄電システムの運用が容易になる。

蓄電システムの全体構成を示すブロック図蓄電システムの動作例を示すフローチャート

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用範囲あるいはその用途を制限することを意図するものではない。

＜蓄電システムの構成＞
図１は、実施形態に係る蓄電システム及びその周辺の構成を示した図である。

蓄電システム１は、パワーコンディショナ３と、パワーコンディショナ３に接続された複数の蓄電池ユニット２とを備えている。図１では、互いにＳＯＨ（State Of Health）の異なる２つの蓄電池ユニット２が、パワーコンディショナ３に対して、直列に接続されている例を示している。なお、本実施形態において、「接続」とは、直接接続に限定されるのもではなく、電気的な接続全般を指すものとする。例えば、抵抗やリレー等の受動素子等を介して相互間が電気的に接続されているものを含む。

蓄電池ユニット２は、蓄電池２１と、蓄電池２１に接続された双方向型のＤＣ／ＤＣコンバータ２２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作を制御する制御部２３とを備えている。蓄電池２１からの出力電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して外部に出力され、外部からの入力電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して蓄電池２１に充電される。なお、以下において、説明の便宜上、２つの蓄電池ユニット２を区別して説明する場合に、蓄電池ユニット２、蓄電池２１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、蓄電制御部２３のそれぞれの符号について、一方の蓄電池ユニットでは、それぞれ、２ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａの符号を付し、他方の蓄電池ユニットでは、それぞれ２ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂの符号を付して説明する場合がある。

蓄電制御部２３は、例えば、マイクロコンピュータで実現することができ、メモリ（図示省略）に格納されたプログラム等に基づいて、蓄電池ユニット２を総合的に制御する機能を有する。蓄電制御部２３は、後述するパワーコンディショナ３の統括制御部３３に接続されており、統括制御部３３からの充放電制御信号ＣＳを受ける。蓄電制御部２３は、上記プログラムや充放電制御信号ＣＳ等に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作を制御することで、蓄電池２１の充放電を制御する。

パワーコンディショナ３は、双方向型の電力変換装置であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１と、インバータ３２と、統括制御部３３とを備えている。パワーコンディショナ３は、蓄電池ユニット２から受けた電力を負荷８２に供給したり、商用電源系統８１に逆潮流したりするように構成されている。また、商用電源系統８１から受けた電力を変換して、蓄電池ユニット２に供給するように構成されている。パワーコンディショナ３には、太陽光発電手段２８が接続されていてもよく、太陽光発電手段２８からの供給電力を負荷８２に供給したり、蓄電池ユニット２に充電させたりする機能を有する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、直流入力をＤＣ−ＤＣ変換して出力する。図１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１が太陽光発電手段２８に接続されている例を示している。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１の出力は、ＤＣリンク線ＤＣＬを介してインバータ３２に接続されている。インバータ３２は、統括制御部３３の制御、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を受けて、ＤＣリンク線ＤＣＬから供給される直流を交流に変換する。また、系統側から受けた交流を直流に変換してＤＣリンク線ＤＣＬに出力する。図１の例では、蓄電池ユニット２にＤＣ／ＤＣコンバータ２２が内蔵されているので、蓄電池ユニット２の出力は、直接ＤＣリンク線ＤＣＬに接続されている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１及びインバータ３２の具体的な回路構成は、従来技術を適用することができるので、ここではその詳細説明を省略する。

統括制御部３３（充放電制御部に相当）は、例えば、マイクロコンピュータで実現することができ、メモリ（図示省略）に格納されたプログラム等に基づいて、蓄電システム１の全体動作を制御する機能を有する。例えば、統括制御部３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１や、蓄電池ユニット２の制御部２３を制御することで、太陽光発電手段２８や、蓄電池ユニット２からＤＣリンク線ＤＣＬに出力される電力量を制御したり、蓄電池ユニット２に充電される電力量を制御する機能を有する。

＜蓄電システムの動作＞
以下において、蓄電システム１の動作について、図２を参照しつつ説明する。以下の説明では、蓄電池ユニット２ａが先に取り付られ、蓄電池ユニット２ｂが後付けされたものとして説明する。そして、その後付け時点おいて、蓄電池ユニット２ａの蓄電池２１ａのＳＯＨの値（以下、単にＳＯＨともいう）の方が、蓄電池ユニット２ｂの蓄電池２１ｂのＳＯＨより低いものとする。

本開示では、統括制御部３３が、蓄電池２１ａ，２１ｂのＳＯＨを特定するためのＳＯＨ情報を受け、ＳＯＨ情報を基に、蓄電池２１ａ，２１ｂのＳＯＨの差が減少するように、蓄電池２１ａ，２１ｂの充放電を制御する点に特徴がある。

なお、ＳＯＨ情報はＳＯＨが特定できる情報であれば、特に限定されないが、蓄電池２１の内部抵抗、充放電履歴、電圧値、電流値、ＳＯＣ（State of charge）等が例示される。ＳＯＨ情報を基にＳＯＨを算出する方法は、特に限定されないが、例えば、容量（電荷量や仕事量）の維持率を用いる方式、抵抗（交流抵抗又は直流抵抗）の上昇率を用いる方式等を採用することができる。ＳＯＣの測定方法は、特に限定されないが、例えば、インピーダンス・トラック方式、電池セル・モデリング方式、クーロン・カウンタ方式、電圧測定方式等を採用することができる。

図２のステップＳ１では、統括制御部３３は、蓄電池２１ａのＳＯＨ情報を取得し、取得した情報に基づいてＳＯＨを算出する。

次に、ステップＳ２において、統括制御部３３は、蓄電池２１ｂのＳＯＨ情報を取得し、取得した情報に基づいてＳＯＨを算出する。

次のステップＳ３では、統括制御部３３は、ステップＳ１，Ｓ２で算出された蓄電池２１ａのＳＯＨ及び蓄電池２１ｂのＳＯＨに基づいて、両蓄電池２１ａ，２１ｂのＳＯＨの差が減少するように、それぞれの蓄電池ユニット２ａ，２ｂの蓄電制御部２３ａ，２３ｂに、蓄電池２１ａ，２１ｂの充放電制御信号ＣＳを出力する。そして、充放電制御信号ＣＳを受けた各蓄電制御部２３ａ，２３ｂが、それぞれ対応する蓄電池２１ａ，２１ｂの充放電を制御する。今回の例では、蓄電池２１ａのＳＯＨの方が、蓄電池２１ｂのＳＯＨよりも低いので、統括制御部３３は、蓄電池２１ｂの方を優先して充放電させるように制御する。

そして、ステップＳ１からＳ３の処理が繰り返し実施されることで、蓄電池２１ａ，２１ｂの互いのＳＯＨの差が次第に減少し、かつ、その減少した状態が維持される。

以上のように、本実施形態によると、互いにＳＯＨが異なるような蓄電池を接続した場合においても、それらの蓄電池の寿命の終期を揃えることができる。すなわち、蓄電システム１全体として見た場合に、蓄電池２１を有効に活用することができ、寿命の管理が容易になる。

なお、統括制御部３３は、蓄電池２１ａのＳＯＨと、蓄電池２１ｂのＳＯＨとのチェックをリアルタイムで実施するようにしてもよいし、所定の期間毎にチェックするようにしてもよい。

また、統括制御部３３は、蓄電池２１ａのＳＯＨと蓄電池２１ｂのＳＯＨとの差が所定のしきい値以上になった場合に、複数の蓄電池の互いのＳＯＨの差が減少する制御を実施するようにしてもよい。

なお、上記実施形態では、蓄電システム１が２つの蓄電池ユニット２を備える場合について説明したが、蓄電池ユニット２の数は特に限定されるものではない。例えば、蓄電システム１が３つ以上の蓄電池ユニット２を備える場合、統括制御部３３は、図２の場合と同様に、各蓄電池ユニット２の蓄電池２１からそれぞれのＳＯＨ情報を取得し、そのＳＯＨ情報に基づいて、各蓄電池２１のＳＯＨの差が小さくなるように、それぞれの蓄電池ユニット２の充放電を制御するとよい。

本発明によると、蓄電システムの複数の蓄電池において、互いのＳＯＨが異なる場合においても、複数の蓄電池の充電終期を揃えるまたは互いに近づけることができるので、蓄電池の管理及び蓄電システムの運用が容易になり、極めて有用である。

１蓄電システム
２蓄電池ユニット
２１蓄電池
２２第２蓄電池ユニット
３３統括制御部（充放電制御部）

Claims

互いにＳＯＨ（State Of Health）の異なる複数の蓄電池と、
前記複数の蓄電池それぞれのＳＯＨを特定するためのＳＯＨ情報を受け、当該ＳＯＨ情報を基に、前記複数の蓄電池の互いのＳＯＨの差が減少するように、当該複数の蓄電池の充放電を制御する充放電制御部とを備えている
ことを特徴とする蓄電システム。
前記充放電制御部は、前記複数の蓄電池の中で、相対的にＳＯＨの高い蓄電池から優先的に充放電させる
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
前記ＳＯＨ情報は、前記蓄電池の内部抵抗、前記蓄電池の充放電履歴、前記蓄電池の電圧値、前記蓄電池の電流値の群から選択される1又は複数の情報である
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。