JP2021019464A - Rechargeable battery and electrical power system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、蓄電池、及び電源システムに関する。 The present disclosure relates to storage batteries and power supply systems.
ハイブリッド自動車や電気自動車といった電動車両は、モータを駆動する蓄電池が搭載されている。この蓄電池はバッテリパックとも称される。特許文献1は、バッテリパックケースの内部空間に、バッテリモジュールと、ジャンクションボックスと、バッテリコントローラと、を搭載した電気自動車のバッテリパックを開示する。 Electric vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles are equipped with storage batteries that drive motors. This storage battery is also called a battery pack. Patent Document 1 discloses a battery pack of an electric vehicle equipped with a battery module, a junction box, and a battery controller in an internal space of the battery pack case.
電動車両は、蓄電池から出力される直流電圧を変換するコンバータを備える。電動車両は、モータの駆動時、蓄電池の直流電圧をコンバータにより必要に応じて昇圧してインバータに供給し、インバータにより交流電圧に変換してモータに供給する。一般に、コンバータは蓄電池のケースの外側に配置されている。蓄電池とコンバータとはワイヤーハーネスを介して接続されている。 The electric vehicle includes a converter that converts the DC voltage output from the storage battery. When the motor is driven, the electric vehicle boosts the DC voltage of the storage battery as needed by the converter and supplies it to the inverter, converts it into an AC voltage by the inverter, and supplies it to the motor. Generally, the converter is located outside the battery case. The storage battery and the converter are connected via a wire harness.
電動車両の普及に伴い、電動車両の使用済み蓄電池を再利用することが検討されている。したがって、蓄電池は、その設計段階から再利用し易い構成とすることが望まれる。電動車両の蓄電池の再利用方法の1つとして、例えば、電動車両から回収した蓄電池を電源システムに活用することが考えられる。 With the spread of electric vehicles, it is being considered to reuse used storage batteries of electric vehicles. Therefore, it is desired that the storage battery has a configuration that is easy to reuse from the design stage. As one of the methods for reusing the storage battery of the electric vehicle, for example, it is conceivable to utilize the storage battery collected from the electric vehicle for the power supply system.
従来の電動車両は、蓄電池とは別にコンバータが設けられている。そのため、蓄電池を電源システムに再利用する場合、蓄電池の充放電を行うためにコンバータを用意する必要がある。例えば、蓄電池を用いて電源システムを構築する場合には、蓄電池にコンバータを接続するため、電源システムの構成が複雑化する。また、コンバータの設置スペースが必要になる。加えて、別途コンバータが必要になるため、コストの増加を招く。蓄電池によって充放電制御方式は異なるため、蓄電池に合わせたコンバータの個別設計も必要になる。 The conventional electric vehicle is provided with a converter separately from the storage battery. Therefore, when the storage battery is reused in the power supply system, it is necessary to prepare a converter for charging and discharging the storage battery. For example, when a power supply system is constructed using a storage battery, the configuration of the power supply system becomes complicated because the converter is connected to the storage battery. In addition, a converter installation space is required. In addition, a separate converter is required, which increases the cost. Since the charge / discharge control method differs depending on the storage battery, it is necessary to individually design the converter according to the storage battery.
そこで、本開示は、再利用し易い電動車両の蓄電池を提供することを目的の一つとする。また、本開示は、電動車両の蓄電池を用いて簡易に構築できる電源システムを提供することを別の目的の一つとする。 Therefore, one of the purposes of the present disclosure is to provide a storage battery for an electric vehicle that is easy to reuse. Another object of the present disclosure is to provide a power supply system that can be easily constructed using a storage battery of an electric vehicle.
本開示の蓄電池は、
電動車両に搭載される蓄電池であって、
複数の電池セルが組み合わされた電池モジュールと、
前記蓄電池の充放電を制御する電池制御装置と、
前記蓄電池から出力される電圧を調整するコンバータと、
前記電池モジュール、前記電池制御装置、及び前記コンバータを一括して収納する電池ケースと、を備える。
The storage battery of the present disclosure is
A storage battery installed in an electric vehicle
A battery module that combines multiple battery cells and
A battery control device that controls the charging and discharging of the storage battery,
A converter that adjusts the voltage output from the storage battery,
It includes the battery module, the battery control device, and a battery case for collectively storing the converter.
本開示の電源システムは、
電力系統から電力が供給される電力バスと、
前記電力バスに接続される本開示の蓄電池と、
前記電力バスに接続される負荷と、
前記電力バスに供給される前記電力と前記負荷の使用電力に応じて、前記蓄電池の前記電池制御装置に充放電の指令を出す電力管理装置と、を備える。
The power supply system of the present disclosure is
A power bus that is supplied with power from the power system and
The storage battery of the present disclosure connected to the power bus and
The load connected to the power bus and
It includes a power management device that issues a charge / discharge command to the battery control device of the storage battery according to the power supplied to the power bus and the power used by the load.
本開示の蓄電池は再利用し易い。また、本開示の電源システムは簡易に構築できる。 The storage battery of the present disclosure is easy to reuse. Moreover, the power supply system of the present disclosure can be easily constructed.
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
[Explanation of Embodiments of the present disclosure]
First, embodiments of the present disclosure will be listed and described.
(1)本開示の実施形態に係る蓄電池は、
電動車両に搭載される蓄電池であって、
複数の電池セルが組み合わされた電池モジュールと、
前記蓄電池の充放電を制御する電池制御装置と、
前記蓄電池から出力される電圧を調整するコンバータと、
前記電池モジュール、前記電池制御装置、及び前記コンバータを一括して収納する電池ケースと、を備える。
(1) The storage battery according to the embodiment of the present disclosure is
A storage battery installed in an electric vehicle
A battery module that combines multiple battery cells and
A battery control device that controls the charging and discharging of the storage battery,
A converter that adjusts the voltage output from the storage battery,
It includes the battery module, the battery control device, and a battery case for collectively storing the converter.
本開示の蓄電池は、電池ケース内にコンバータが内蔵されている。そのため、蓄電池を再利用する場合、電池モジュールをコンバータも含めて再利用できるので、別途コンバータを用意する必要がない。したがって、本開示の蓄電池は再利用し易い。 The storage battery of the present disclosure has a converter built in the battery case. Therefore, when the storage battery is reused, the battery module can be reused including the converter, so that it is not necessary to prepare a separate converter. Therefore, the storage battery of the present disclosure is easy to reuse.
本開示の蓄電池は、例えば、電源システムに再利用することができる。電源システムは、例えば、電力系統から電力が供給される電力バスと、電力バスに接続される蓄電池とを備える。この電源システムでは、電力バスから負荷に電力を供給すると共に、必要に応じて蓄電池から電力バスを介して負荷に電力を供給することが挙げられる。本開示の蓄電池を用いて電源システムを構築する場合、蓄電池に新たにコンバータを接続する必要がないため、電源システムを簡易に構築できる。電池ケースの外に新たにコンバータを追加する場合に比べて、設置スペースを削減することができる。また、別途コンバータを用意する必要がないため、コストを削減できる。コンバータは電池モジュールに合わせて最適設計されている。そのため、電池モジュールと共にコンバータを再利用することで、電源システムの信頼性をより高めることができる。更に、電源システムの設計工数も削減できる。 The storage battery of the present disclosure can be reused, for example, in a power supply system. The power supply system includes, for example, a power bus to which power is supplied from the power system and a storage battery connected to the power bus. In this power supply system, power is supplied to the load from the power bus, and power is supplied to the load from the storage battery via the power bus as needed. When constructing a power supply system using the storage battery of the present disclosure, it is not necessary to newly connect a converter to the storage battery, so that the power supply system can be easily constructed. The installation space can be reduced as compared with the case where a new converter is added outside the battery case. Moreover, since it is not necessary to prepare a converter separately, the cost can be reduced. The converter is optimally designed for the battery module. Therefore, by reusing the converter together with the battery module, the reliability of the power supply system can be further improved. Furthermore, the man-hours for designing the power supply system can be reduced.
(2)上記の蓄電池の一形態として、
前記コンバータは、
前記電圧を定電圧で出力する第一の制御回路と、
前記電圧を定電力で出力する第二の制御回路と、
前記第一の制御回路と前記第二の制御回路とを切り替えるスイッチと、を含むことが挙げられる。
(2) As a form of the above storage battery,
The converter
The first control circuit that outputs the voltage at a constant voltage and
A second control circuit that outputs the voltage at a constant power,
It includes a switch for switching between the first control circuit and the second control circuit.
上記形態は、コンバータが第一の制御回路と第二の制御回路とを有することで、定電圧を出力する定電圧モードと定電力を出力する定電力モードとの両方の機能を持つ。また、コンバータは、第一の制御回路と第二の制御回路とをスイッチにより切り替えることで、定電圧モードと定電力モードとのいずれかで動作する。 In the above embodiment, the converter has a first control circuit and a second control circuit, and thus has both a constant voltage mode for outputting a constant voltage and a constant power mode for outputting a constant power. Further, the converter operates in either the constant voltage mode or the constant power mode by switching between the first control circuit and the second control circuit with a switch.
電動車両において蓄電池を駆動用の電源に使用する場合は通常、蓄電池の出力電圧を一定に制御する。そのため、蓄電池からモータに電力を供給するときは、第一の制御回路に切り替えられ、コンバータが定電圧モードで動作する。一方、蓄電池を電源システムの電源に使用する場合は、電力系統から電力バスに供給される電力を一定値以下に保つため、蓄電池の出力電力を一定に制御する。そのため、蓄電池から電力バスに電力を供給するときは、第二の制御回路に切り替えられ、コンバータが定電力モードで動作する。よって、上記形態は、コンバータが定電圧モードと定電力モードとの両方の機能を持つことで、1つのコンバータを電動車両の駆動用途と電源システムの電源用途とで共有化することができる。上記形態は、電動車両の駆動用途と電源システムの電源用途に好適に利用できる。 When a storage battery is used as a power source for driving in an electric vehicle, the output voltage of the storage battery is usually controlled to be constant. Therefore, when power is supplied from the storage battery to the motor, it is switched to the first control circuit and the converter operates in the constant voltage mode. On the other hand, when the storage battery is used as the power source of the power supply system, the output power of the storage battery is controlled to be constant in order to keep the power supplied from the power system to the power bus below a certain value. Therefore, when power is supplied from the storage battery to the power bus, it is switched to the second control circuit, and the converter operates in the constant power mode. Therefore, in the above embodiment, since the converter has both a constant voltage mode and a constant power mode, one converter can be shared between the drive application of the electric vehicle and the power supply application of the power supply system. The above-described embodiment can be suitably used for driving an electric vehicle and for power supply of a power supply system.
(3)本開示の実施形態に係る電源システムは、
電力系統から電力が供給される電力バスと、
前記電力バスに接続される上記(1)又は(2)に記載の蓄電池と、
前記電力バスに接続される負荷と、
前記電力バスに供給される前記電力と前記負荷の使用電力に応じて、前記蓄電池の前記電池制御装置に充放電の指令を出す電力管理装置と、を備える。
(3) The power supply system according to the embodiment of the present disclosure is
A power bus that is supplied with power from the power system and
The storage battery according to (1) or (2) above, which is connected to the power bus.
The load connected to the power bus and
It includes a power management device that issues a charge / discharge command to the battery control device of the storage battery according to the power supplied to the power bus and the power used by the load.
本開示の電源システムは、上述の本開示の蓄電池を備えることで、別途コンバータを用意する必要がない。これは、上述したように、本開示の蓄電池はコンバータが内蔵されているからである。そのため、本開示の電源システムは、蓄電池に新たにコンバータを接続する必要がないため、簡易に構築できる。電池ケースの外に新たにコンバータを追加する場合に比べて、設置スペースを削減することができる。また、別途コンバータを用意する必要がないため、コストを削減できる。コンバータは電池モジュールに合わせて最適設計されているため、電源システムの信頼性を高めることができる。更に、電源システムの設計工数も削減できる。 Since the power supply system of the present disclosure includes the storage battery of the present disclosure described above, it is not necessary to separately prepare a converter. This is because, as described above, the storage battery of the present disclosure has a built-in converter. Therefore, the power supply system of the present disclosure can be easily constructed because it is not necessary to newly connect a converter to the storage battery. The installation space can be reduced as compared with the case where a new converter is added outside the battery case. Moreover, since it is not necessary to prepare a converter separately, the cost can be reduced. Since the converter is optimally designed for the battery module, the reliability of the power supply system can be improved. Furthermore, the man-hours for designing the power supply system can be reduced.
本開示の電源システムは、電力管理装置を備える。電力管理装置は、電力バスに供給される電力と負荷の使用電力に応じて、蓄電池の電池制御装置に充放電の指令を出す。具体的には、負荷の使用電力が大きい場合、電力管理装置から電池制御装置に放電指令を出して、蓄電池から所定の電力を放電して電力バスに供給する。本開示の電源システムは、電力バスから負荷に電力を供給すると共に、蓄電池からも電力バスを介して負荷に電力を供給することで、電力系統から供給される電力を一定値以下に維持することができる。そのため、本開示の電源システムは、電力系統から電力を受電する受電設備の小型化や低コスト化を図ることができる。また、電力系統からの電力が契約電力を超過しないようにすることが可能であるので、超過分の電気代を削減できる。更に、電力系統の負荷軽減にも貢献することができる。一方、負荷の使用電力が小さい場合は、電力管理装置から電池制御装置に充電指令を出して、蓄電池を充電する。蓄電池を充電するときは、電力系統から供給される電力が一定値以下となるようにする。 The power supply system of the present disclosure includes a power management device. The power management device issues a charge / discharge command to the battery control device of the storage battery according to the power supplied to the power bus and the power used by the load. Specifically, when the power used by the load is large, the power management device issues a discharge command to the battery control device to discharge the predetermined power from the storage battery and supply it to the power bus. The power supply system of the present disclosure maintains the power supplied from the power system below a certain value by supplying power to the load from the power bus and also supplying power from the storage battery to the load via the power bus. Can be done. Therefore, in the power supply system of the present disclosure, it is possible to reduce the size and cost of the power receiving equipment that receives power from the power system. Further, since it is possible to prevent the electric power from the electric power system from exceeding the contracted electric power, the excess electric power can be reduced. Furthermore, it can contribute to reducing the load on the power system. On the other hand, when the power consumption of the load is small, the power management device issues a charging command to the battery control device to charge the storage battery. When charging the storage battery, make sure that the power supplied from the power system is below a certain value.
(4)上記の電源システムの一形態として、
前記電力バスが直流バスであることが挙げられる。
(4) As a form of the above power supply system,
The power bus may be a DC bus.
直流電力が供給される直流バスであれば、交流電力が供給される交流バスに比較して損失を低減し易い。よって、上記形態は、電力バスが直流バスであることで、効率のよい電力供給が可能である。 If the DC bus is supplied with DC power, the loss can be easily reduced as compared with the AC bus to which AC power is supplied. Therefore, in the above embodiment, since the power bus is a DC bus, efficient power supply is possible.
[本開示の実施形態の詳細]
本開示の蓄電池、及び電源システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一又は相当部分を示す。なお、本願発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[Details of Embodiments of the present disclosure]
Specific examples of the storage battery and the power supply system of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. The same reference numerals in the figure indicate the same or corresponding parts. It should be noted that the present invention is not limited to these examples, and is indicated by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
図1〜図4を参照して、実施形態に係る蓄電池10、及び電源システム2の一例を説明する。初めに、図1、図2を主に参照して、実施形態に係る蓄電池10について説明する。次いで、図3、図4を主に参照して、実施形態に係る電源システム2について説明する。
An example of the
《蓄電池》
図1に示す蓄電池10は、電動車両1に搭載される駆動用の蓄電池である。蓄電池10は、電池モジュール12と、電池制御装置(Battery Management System;BMS)15と、コンバータ20と、電池ケース30とを備える。蓄電池10は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池である。蓄電池10の電圧は、例えば200V以上800V以下である。蓄電池10の容量は、例えば20kWh以上80kWh以下である。
《Storage battery》
The
(電動車両)
電動車両1は、モータ40で駆動する自動車である。電動車両1は、モータとエンジンとを併用して駆動するハイブリッド自動車やモータのみで駆動する電気自動車が含まれる。電動車両1は、蓄電池10と、モータ40と、インバータ45とを備える。電動車両1において蓄電池10は駆動用の電源として使用される。
(Electric vehicle)
The electric vehicle 1 is an automobile driven by a
電動車両1は、蓄電池10を放電し、蓄電池10からモータ40に電力を供給することでモータ40を駆動する。モータ40の駆動時、インバータ45により蓄電池10の直流電力を交流電力に変換してモータ40に供給する。また、コンバータ20により蓄電池10から出力される電圧をインバータ45の仕様に応じて昇圧する。電動車両1は、モータ40の回生電力を蓄電池10に供給することで蓄電池10を充電する。モータ40の回生時、交流の回生電力が発生する。インバータ45によりモータ40の回生電力を直流に変換して蓄電池10に供給する。また、コンバータ20により蓄電池10に入力される電圧を所定の電圧に降圧する。蓄電池10とインバータ45とはワイヤーハーネスを介して接続されている。
The electric vehicle 1 drives the
(電池モジュール)
電池モジュール12は、所定の電圧、容量を有する蓄電池10となるように、複数の電池セル11が組み合わされたものである。複数の電池セル11は図示しないバスバによって並列又は直列に接続されている。バスバには、各電池セル11の電圧を検知する電圧センサが取り付けられている。電池モジュール12には、電池モジュール12の温度を測定する温度センサが組み込まれている。また、電池モジュール12には、電力の供給/遮断/分配を行う図示しないジャンクションボックスが接続されている。ジャンクションボックスは、リレー、ヒューズ、電流センサなどを備える。
(Battery module)
The
(電池制御装置(BMS))
電池制御装置15は、蓄電池10の充放電を制御する。電池制御装置15は、電池モジュール12(蓄電池10)の電圧、電流及び温度、各電池セル11の電圧などを監視し、蓄電池10の状態を管理する。
(Battery control device (BMS))
The
(コンバータ)
コンバータ20は、蓄電池10から出力される電圧を調整する。コンバータ20は、双方向DC/DCコンバータである。コンバータ20は、モータ40の駆動時、蓄電池10から出力される電圧(例えば400V)をインバータ45の仕様に応じて高電圧(例えば800V)に昇圧して、インバータ45へ供給する。インバータ45に供給する電圧を高電圧化することで、損失を低減できることから、インバータ45の高効率化や小型化を図ることができる。また、コンバータ20は、モータ40の回生時、インバータ45からの高電圧(例えば800V)を蓄電池10の電圧(例えば400V)に降圧して、蓄電池10を充電する。
(converter)
The
本例のコンバータ20は、図2に示すように、第一の制御回路21と、第二の制御回路22と、スイッチ23とを含む。第一の制御回路21は、蓄電池10から出力される電圧を定電圧で出力する。第二の制御回路22は、蓄電池10から出力される電圧を定電力で出力する。スイッチ23は、第一の制御回路21と第二の制御回路22とを切り替える。コンバータ20は、第一の制御回路21と第二の制御回路22とを有することで、定電圧を出力する定電圧モードと定電力を出力する定電力モードとの両方の機能を持つ。また、コンバータ20は、第一の制御回路21と第二の制御回路22とをスイッチ23により切り替えることで、定電圧モードと定電力モードとのいずれかで動作する。
As shown in FIG. 2, the
蓄電池10を電動車両1の駆動用途に使用する場合は、蓄電池10の出力電圧を一定に制御できればよい。そこで、電動車両1の駆動用途では、図2に示すように、コンバータ20において第一の制御回路21に切り替えられ、コンバータ20が定電圧モードで動作する。第二の制御回路22は、蓄電池10を後述する図3に示す電源システム2の電源用途に使用する場合に使用される。電源システム2の電源用途でのコンバータ20の動作については後述する。
When the
(電池ケース)
電池ケース30は、電池モジュール12、電池制御装置15、及びコンバータ20を一括して収納する。電池ケース30は、電池モジュール12などの上記各部材を収納する収納空間を形成する本体部と、本体部の収納空間を覆うカバーとを備える。電池ケース30の材質は、例えば金属、樹脂などが挙げられる。
(Battery case)
The
《電源システム》
電源システム2は、図3に示すように、電力バス50と、蓄電池10rと、負荷60と、電力管理装置(Energy Management System;EMS)70とを備える。電源システム2は、電力バス50から負荷60に電力を供給すると共に、蓄電池10rからも電力バス50を介して負荷60に電力を供給することが可能である。
《Power system》
As shown in FIG. 3, the
(電力バス)
電力バス50は、電力会社の電力系統5から電力が供給される。電力バス50には、電力系統5から電力を受電する受電設備51を介して電力が供給される。本例の電力バス50は、直流バスである。以下、「電力バス50」を「直流バス50」と呼ぶ場合がある。電力バス50が直流バスである場合、交流バスに比較して損失を低減し易いため、効率のよい電力供給が可能である。本例の電源システム2では、受電設備51と直流バス50との間にAC/DCコンバータ52が設置されている。AC/DCコンバータ52は、電力系統5の交流電力を直流に変換して直流バス50に供給する。直流バス50の電圧は、例えば200V以上1200V以下、更に400V以上1000V以下が挙げられる。
(Power bus)
The
(蓄電池)
蓄電池10rは、上述した電動車両1から回収された使用済みの蓄電池10を再利用したものである。蓄電池10rの構成は、電動車両1の蓄電池10と同じ構成である。つまり、蓄電池10rは、電池モジュール12と、電池制御装置15と、コンバータ20と、電池ケース30とを備える。蓄電池10rは電力バス50に接続されている。本例の電源システム2は、複数の蓄電池10rを備え、各々の蓄電池10rが電力バス50に接続されている。電力バス50に接続される蓄電池10rの数は特に限定されない。また、本例では、複数の蓄電池10rがコンテナ100に格納されている。1つのコンテナ100に格納される蓄電池10rの数は、例えば10以上40以下が挙げられる。蓄電池10rを格納したコンテナ100の数も特に限定されない。
(Battery)
The
(負荷)
負荷60は、電力バス50に接続されている。負荷60の種類や数は特に限定されない。本例の電源システム2では、複数の負荷60が電力バス50に接続されている。本例では、負荷60が電動車両用急速充電器であり、それぞれの充電器に電動車両1をつないでいる例を示す。以下、「負荷60」を「充電器60」と呼ぶ場合がある。負荷60の使用電力、即ち充電器60の充電電力は、例えば50kW以上500kW以下、更に150kW以上350kW以下が挙げられる。
(load)
The
(電力管理装置(EMS))
電力管理装置70は、電力バス50に供給される電力と負荷60の使用電力に応じて、各蓄電池10rの電池制御装置15に充放電の指令を出す。電力管理装置70は、電力バス50の電力や電圧などを監視し、電力バス50の状態を把握する。また、電力管理装置70は、各蓄電池10rの電池制御装置15と通信して、各蓄電池10rの充電状態を把握する。本例の電力管理装置70は、負荷60の使用電力が電力系統5への契約電力を超えるか否かを判定する判定部71を有する。電力管理装置70は、判定部の結果に基づき、負荷60の使用電力が上記契約電力を超える場合は蓄電池10rに放電指令を出し、負荷60の使用電力が契約電力以下である場合は蓄電池10rに充電指令を出す。
(Power management device (EMS))
The
電力管理装置70の動作について説明する。電力管理装置70は、電力系統5から電力バス50に供給される電力よりも負荷60の使用電力が大きい場合、電力系統5から供給される電力が一定値以下となるように、電力管理装置70から各蓄電池10rの電池制御装置15に放電指令を出す。具体的には、電力系統5からの電力が契約電力を超過しないように、各蓄電池10rの電池制御装置15に対して放電指令を出す。契約電力は、例えば50kWである。放電指令を受け取った各蓄電池10rの電池制御装置15は、放電指令に応じた電力を蓄電池10rから放電して電力バス50に供給する。つまり、負荷60の使用電力が契約電力を超過する場合は、超過分の電力を各蓄電池10rから供給する。一方、負荷60の使用電力が契約電力よりも小さい場合は、各蓄電池10rの充電状態に応じて、電力管理装置70から各蓄電池10rの電池制御装置15に充電指令を出す。充電指令を受け取った各蓄電池10rの電池制御装置15は、蓄電池10rを充電する。蓄電池10rを充電するときも、電力系統5から供給される電力が一定値以下、即ち契約電力以下となるようにする。
The operation of the
(コンバータ)
各蓄電池10rのコンバータ20は、放電時、蓄電池10rから出力される電圧(例えば400V)を電力バス50の電圧(例えば800V)に昇圧する。また、コンバータ20は、充電時、電力バス50の電圧(例えば800V)を蓄電池10rの電圧(例えば400V)に降圧する。
(converter)
The
蓄電池10rを電源システム2の電源用途に使用する場合は、電力系統5から電力バス50に供給される電力を一定値以下に保つため、蓄電池10の出力電力を一定に制御することが望まれる。そこで、電源システム2の電源用途では、コンバータ20は、図4に示すように、スイッチ23により第二の制御回路22に切り替えられ、定電力モードで動作する。
When the
〈実施形態の効果〉
実施形態に係る蓄電池10は、電池ケース30内にコンバータ20が内蔵されている。そのため、蓄電池10を再利用する場合、電池モジュール12と共にコンバータ20も含めて再利用できるので、別途コンバータを用意する必要がない。したがって、蓄電池10は再利用し易い。蓄電池10は、例えば、実施形態の電源システム2に再利用することができる。
<Effect of embodiment>
The
また、コンバータ20が第一の制御回路21と第二の制御回路22とを有することで、定電圧を出力する定電圧モードと定電力を出力する定電力モードとの両方の機能を持つ。よって、蓄電池10は、コンバータ20を電動車両1の駆動用途と電源システム2の電源用途とで共有化することができ、両用途に好適に利用できる。
Further, since the
実施形態に係る電源システム2は、蓄電池10rを備えることで、別途コンバータを用意する必要がない。したがって、電源システム2は、蓄電池10rに新たにコンバータを接続する必要がないため、簡易に構築できる。電池ケース30の外に新たにコンバータを追加する場合に比べて、設置スペースを削減できる。また、別途コンバータを用意する必要がないため、コストを削減できる。電池モジュール12と共にコンバータ20を再利用することで、電源システム2の信頼性をより高めることができる。更に、電源システム2の設計工数も削減できる。
Since the
電源システム2は、負荷60の使用電力が大きくても、電力系統5から電力バス50に供給される電力を一定値以下に維持することができる。そのため、受電設備51の小型化や低コスト化を図ることができる。また、電力系統5からの電力が契約電力を超過しないようにすることが可能であるので、超過分の電気代を削減できる。更に、電力系統5の負荷軽減にも貢献することができる。
The
[変形例]
蓄電池10(10r)は、電池ケース30内に電池モジュール12とコンバータ20との間に介在される断熱材を備えてもよい。電池モジュール12及びコンバータ20は、充放電動作時に発熱する。電池モジュール12とコンバータ20との間に断熱材が介在することで、互いの熱の影響を抑制できる。
[Modification example]
The storage battery 10 (10r) may include a heat insulating material interposed between the
電源システム2における蓄電池10rにおいて、電池ケース30に開口を設けるようにしてもよい。電池ケース30に開口が設けられていることで、電池ケース30内の熱を外部に逃し易くなる。更に、ファンを取り付けることで、上記開口から電池ケース30内の熱を効率よく逃し易くなる。例えば、電池ケース30のカバーに貫通孔やスリットなどの開口を形成することが挙げられる。
In the
1 電動車両
2 電源システム
5 電力系統
10、10r 蓄電池
11 電池セル
12 電池モジュール
15 電池制御装置(BMS)
20 コンバータ
21 第一の制御回路
22 第二の制御回路
23 スイッチ
30 電池ケース
40 モータ
45 インバータ
50 電力バス(直流バス)
51 受電設備
52 AC/DCコンバータ
60 負荷(充電器)
70 電力管理装置(EMS)
71 判定部
100 コンテナ
1
20
51
70 Power Management Equipment (EMS)
71
Claims (4)
複数の電池セルが組み合わされた電池モジュールと、
前記蓄電池の充放電を制御する電池制御装置と、
前記蓄電池から出力される電圧を調整するコンバータと、
前記電池モジュール、前記電池制御装置、及び前記コンバータを一括して収納する電池ケースと、を備える、
蓄電池。 A storage battery installed in an electric vehicle
A battery module that combines multiple battery cells and
A battery control device that controls the charging and discharging of the storage battery,
A converter that adjusts the voltage output from the storage battery,
The battery module, the battery control device, and a battery case for collectively storing the converter are provided.
Storage battery.
前記電圧を定電圧で出力する第一の制御回路と、
前記電圧を定電力で出力する第二の制御回路と、
前記第一の制御回路と前記第二の制御回路とを切り替えるスイッチと、を含む請求項1に記載の蓄電池。 The converter
The first control circuit that outputs the voltage at a constant voltage and
A second control circuit that outputs the voltage at a constant power,
The storage battery according to claim 1, further comprising a switch for switching between the first control circuit and the second control circuit.
前記電力バスに接続される請求項1又は請求項2に記載の蓄電池と、
前記電力バスに接続される負荷と、
前記電力バスに供給される前記電力と前記負荷の使用電力に応じて、前記蓄電池の前記電池制御装置に充放電の指令を出す電力管理装置と、を備える、
電源システム。 A power bus that is supplied with power from the power system and
The storage battery according to claim 1 or 2, which is connected to the power bus.
The load connected to the power bus and
It includes a power management device that issues a charge / discharge command to the battery control device of the storage battery according to the power supplied to the power bus and the power used by the load.
Power system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019134856A JP2021019464A (en) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | Rechargeable battery and electrical power system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019134856A JP2021019464A (en) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | Rechargeable battery and electrical power system |
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Publication Number | Publication Date |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021078300A (en) * | 2019-11-12 | 2021-05-20 | 株式会社デンソー | Reuse system for power conversion unit |
WO2023005212A1 (en) * | 2021-07-26 | 2023-02-02 | 西安快舟机电科技有限公司 | Energy storage module, and vehicle-mounted charging system and charging method therefor |
WO2023239018A1 (en) * | 2022-06-08 | 2023-12-14 | 박인석 | Electric vehicle battery charging device and charging method thereof |
-
2019
- 2019-07-22 JP JP2019134856A patent/JP2021019464A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021078300A (en) * | 2019-11-12 | 2021-05-20 | 株式会社デンソー | Reuse system for power conversion unit |
JP7395975B2 (en) | 2019-11-12 | 2023-12-12 | 株式会社デンソー | Power converter reuse system |
WO2023005212A1 (en) * | 2021-07-26 | 2023-02-02 | 西安快舟机电科技有限公司 | Energy storage module, and vehicle-mounted charging system and charging method therefor |
WO2023239018A1 (en) * | 2022-06-08 | 2023-12-14 | 박인석 | Electric vehicle battery charging device and charging method thereof |
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