JP2022023722A - Conversion device, power storage module, and power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変換装置、蓄電モジュールおよび電力供給システムに関する。 The present invention relates to a converter, a power storage module and a power supply system.
たとえば、特許文献1は、電気自動車が備える動力用蓄電池と据え置き型の蓄電池との間で電力が移動するのを防止し、電力の移動に伴う損失を抑制することが可能な充放電装置を得ることを目的とする、充放電装置および充放電システムに関する発明を開示する。当該発明では、宅内に設置された据え置き型蓄電池の充電動作および前記据え置き型蓄電池を放電させて負荷に電力を供給する動作を行う蓄電池用充放電器とともに充放電システムを構成し、電気自動車が備える動力用蓄電池の充電動作および前記動力用蓄電池を放電させて前記負荷に電力を供給する放電動作を行う充放電装置であって、前記据え置き型蓄電池と前記負荷との間に流れる電流の値を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出する電流の値に基づいて、前記動力用蓄電池の充電動作および前記動力用蓄電池の放電動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電流の値に基づいて、前記動力用蓄電池と前記据え置き型蓄電池との間で電力移動が発生するかを判定し、前記電力移動が発生する場合は前記充放電装置の動作を変更する、とされている。なお、前記制御部は、前記電力移動が発生し、かつ前記充放電装置が充電動作を実行中の場合は充電動作を停止させ、前記電力移動が発生し、かつ前記充放電装置が放電動作を実行中の場合は放電動作を停止させる、とされている。 For example, Patent Document 1 obtains a charging / discharging device capable of preventing electric power from moving between a power storage battery included in an electric vehicle and a stationary storage battery and suppressing a loss due to the movement of electric power. Disclosed are inventions relating to a charging / discharging device and a charging / discharging system for the purpose of this. In the present invention, a charge / discharge system is configured together with a charge / discharger for a storage battery that charges a stationary storage battery installed in a house and discharges the stationary storage battery to supply power to a load, and is provided in an electric vehicle. A charging / discharging device that performs a charging operation of a power storage battery and a discharging operation of discharging the power storage battery to supply power to the load, and detects the value of the current flowing between the stationary storage battery and the load. The control unit includes a control unit that controls the charging operation of the power storage battery and the discharging operation of the power storage battery based on the value of the current detected by the current detection unit. Based on the value of the current, it is determined whether or not power transfer occurs between the power storage battery and the stationary storage battery, and if the power transfer occurs, the operation of the charge / discharge device is changed. Has been done. The control unit stops the charging operation when the power transfer occurs and the charging / discharging device is executing the charging operation, the power transfer occurs, and the charging / discharging device performs the discharging operation. It is said that the discharge operation is stopped when it is being executed.
たとえば、特許文献2は、EVをはじめとする電動車両において、バッテリ劣化を抑制し、長期に渡って車両性能を維持し、バッテリ交換に伴うユーザのコスト負担を低減することを目的とする、バッテリ制御装置に関する発明を開示する。当該発明では、電動車両駆動用バッテリとして、大容量であり、通常のSOC使用域よりも狭い劣化小の領域で使用されるメインバッテリと、小容量であり、通常のSOC使用域の上限値と下限値の間の範囲で使用されるサブバッテリを具備し、メインバッテリのSOCが長寿命化の観点で好適値になる様に、メインバッテリとサブバッテリ間で適宜電力の移動を行い、その際、サブバッテリは定期交換を前提とし、サブバッテリのSOC設定値は、メインバッテリの寿命を優先した設定値とする、とされている。これによって、サブバッテリ搭載分だけ付帯コストは増大するが、メインバッテリの長寿命化により、システムトータルの生涯コストは安くなり、ユーザの負担が低減する、とされている。なお、メインバッテリとサブバッテリとの間で電力を移動させる電力移動手段を備えるとされており、前記電力移動手段として、DCDCコンバータが開示されている。 For example, Patent Document 2 aims to suppress battery deterioration in an electric vehicle such as an EV, maintain vehicle performance for a long period of time, and reduce the cost burden of a user due to battery replacement. The invention relating to the control device is disclosed. In the present invention, as a battery for driving an electric vehicle, a main battery that has a large capacity and is used in an area of small deterioration narrower than the normal SOC usage range, and a small capacity and an upper limit value of the normal SOC usage range. It is equipped with a sub-battery that is used within the range between the lower limit values, and power is appropriately transferred between the main battery and the sub-battery so that the SOC of the main battery becomes a suitable value from the viewpoint of extending the life. , The sub-battery is premised on regular replacement, and the SOC setting value of the sub-battery is set to give priority to the life of the main battery. As a result, the incidental cost increases by the amount of the sub-battery installed, but it is said that the life cost of the system as a whole will be reduced and the burden on the user will be reduced by extending the life of the main battery. It is said that a power transfer means for transferring power between a main battery and a sub battery is provided, and a DCDC converter is disclosed as the power transfer means.
たとえば、特許文献3は、ハイブリッド型車両の重量を小さくすることができるだけでなく、ハイブリッド型車両のコストを低くすることを目的とする、ハイブリッド型車両駆動制御装置、ハイブリッド型車両駆動装置の制御方法及びそのプログラムに関する発明を開示する。当該発明では、第1のバッテリと、第2のバッテリと、第1のバッテリの第1の電源電圧と第2のバッテリの第2の電源電圧との間で電圧を変換する電圧変換部材と、バッテリ環境を検出するバッテリ環境検出部と、前記第1、第2のバッテリのうちの所定のバッテリが所定のバッテリ環境下に置かれたときに、一方のバッテリから他方のバッテリに電力を移動させる電力移動処理手段91とを有する、とされている。この場合、第1、第2のバッテリのうちの所定のバッテリが所定のバッテリ環境下に置かれたときに、一方のバッテリから他方のバッテリに電力が移動させられるので、他方のバッテリにおいて十分な放電を行うことができる、とされている。なお、前記電圧変換部材として、DC/DCコンバータが開示されている。 For example, Patent Document 3 discloses a control method for a hybrid vehicle drive control device and a hybrid vehicle drive device, which aims not only to reduce the weight of the hybrid vehicle but also to reduce the cost of the hybrid vehicle. And the invention relating to the program. In the present invention, a first battery, a second battery, a voltage conversion member that converts a voltage between a first power supply voltage of the first battery and a second power supply voltage of the second battery, and a voltage conversion member. When the battery environment detector for detecting the battery environment and the predetermined battery among the first and second batteries are placed under the predetermined battery environment, power is transferred from one battery to the other battery. It is said to have a power transfer processing means 91. In this case, when a predetermined battery among the first and second batteries is placed in a predetermined battery environment, power is transferred from one battery to the other battery, so that the other battery is sufficient. It is said that it can be discharged. A DC / DC converter is disclosed as the voltage conversion member.
特許文献1~3に開示の発明を用いれば、2以上の蓄電池(バッテリ)において、一の蓄電池から他の蓄電池に電力を移動することが可能である。ただし、電力を移動する際には、移動元の蓄電池または移動先の蓄電池の少なくとも一方の電圧または電流を制御する必要があり、当該制御が可能な電力変換装置、たとえばDC/DCコンバータが必要になる。 By using the inventions disclosed in Patent Documents 1 to 3, it is possible to transfer electric power from one storage battery to another storage battery in two or more storage batteries (batteries). However, when transferring power, it is necessary to control the voltage or current of at least one of the storage battery at the source or the storage battery at the destination, and a power converter capable of such control, for example, a DC / DC converter is required. Become.
しかし、上記の電力変換装置(DC/DCコンバータ)は、扱う電力量に応じた出力容量が必要であり、たとえば、1kWで電力を移動する場合には、1kWの出力容量を持つ電力変換装置が必要である。このような大電力容量に対応した電力変換装置は一般に高価であり、製品コストが高くなる問題がある。 However, the above-mentioned power conversion device (DC / DC converter) requires an output capacity according to the amount of power to be handled. For example, when moving power at 1 kW, a power conversion device having an output capacity of 1 kW is used. is necessary. A power conversion device corresponding to such a large power capacity is generally expensive, and there is a problem that the product cost is high.
また、電力変換装置の性能によって、効率が制限されてしまうという問題がある。たとえば、最大効率95%の電力変換装置では、95%以上の効率で蓄電池の電力を移動することはできないという問題がある。 Further, there is a problem that the efficiency is limited by the performance of the power conversion device. For example, in a power conversion device having a maximum efficiency of 95%, there is a problem that the power of a storage battery cannot be transferred with an efficiency of 95% or more.
本発明の目的は、蓄電池の間の電力移動を、比較的小さな出力容量の電力変換装置によって実現する技術を提供することにある。また、蓄電池の間の電力移動を、高効率化する技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique for realizing power transfer between storage batteries by a power conversion device having a relatively small output capacity. Another object of the present invention is to provide a technique for improving the efficiency of power transfer between storage batteries.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、複数の蓄電池の間で電力を移動するための変換装置であって、前記複数の蓄電池のうち一の蓄電池に接続される第1端子対と、前記複数の蓄電池のうち他の蓄電池に接続される第2端子対と、第3端子対および第4端子対を有し、前記第3端子対および前記第4端子対の一方の端子対に入力された直流電力を他方の端子対に電圧または電流を制御して直流出力する絶縁型の変換回路と、を有し、前記第1端子対と前記第3端子対とが並列接続され、前記第1端子対と前記第4端子対とが直列接続され、前記直列接続された前記第1端子対および前記第4端子対と前記第2端子対とが並列接続されている変換装置を開示する。 In order to solve the above problems, in the first aspect of the present invention, it is a conversion device for transferring electric current between a plurality of storage batteries, and is connected to one of the plurality of storage batteries. It has one terminal pair, a second terminal pair connected to another storage battery among the plurality of storage batteries, a third terminal pair and a fourth terminal pair, and one of the third terminal pair and the fourth terminal pair. It has an isolated conversion circuit that controls the voltage or current of the DC power input to the terminal pair and outputs the DC power to the other terminal pair, and the first terminal pair and the third terminal pair are in parallel. A conversion in which the first terminal pair and the fourth terminal pair are connected in series, and the first terminal pair and the fourth terminal pair connected in series and the second terminal pair are connected in parallel. Disclose the device.
前記第1端子対の端子間電圧V1が前記第2端子対の端子間電圧V2より低く(V1<V2)、前記第1端子対に接続された蓄電池から前記第2端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第1端子対の負極側に接続される前記第4端子対の一端を正極、他端を負極とし、前記第3端子対を入力端子、前記第4端子対を出力端子として機能させる、第1の構成、前記第1端子対の端子間電圧V1が前記第2端子対の端子間電圧V2より高く(V1>V2)、前記第1端子対に接続された蓄電池から前記第2端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第1端子対の負極側に接続される前記第4端子対の一端を負極、他端を正極とし、前記第3端子対を出力端子、前記第4端子対を入力端子として機能させる、第2の構成、前記第1端子対の端子間電圧V1が前記第2端子対の端子間電圧V2より高く(V1>V2)、前記第2端子対に接続された蓄電池から前記第1端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第1端子対の負極側に接続される前記第4端子対の一端を負極、他端を正極とし、前記第3端子対を入力端子、前記第4端子対を出力端子として機能させる、第3の構成、または、前記第1端子対の端子間電圧V1が前記第2端子対の端子間電圧V2より低く(V1<V2)、前記第2端子対に接続された蓄電池から前記第1端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第1端子対の負極側に接続される前記第4端子対の一端を正極、他端を負極とし、前記第3端子対を出力端子、前記第4端子対を入力端子として機能させる、第4の構成、の何れかの構成を有することができる。 The terminal voltage V1 of the first terminal pair is lower than the terminal voltage V2 of the second terminal pair (V1 <V2), and the storage battery connected to the first terminal pair is connected to the second terminal pair. In the conversion circuit, one end of the fourth terminal pair connected to the negative voltage side of the first terminal pair is a positive voltage, the other end is a negative voltage, and the third terminal pair is an input terminal. The first configuration is such that the fourth terminal pair functions as an output terminal, the terminal voltage V1 of the first terminal pair is higher than the terminal voltage V2 of the second terminal pair (V1> V2), and the first terminal pair. When attempting to transfer power from a storage battery connected to a terminal pair to a storage battery connected to the second terminal pair, the fourth terminal pair connected to the negative voltage side of the first terminal pair in the conversion circuit. A second configuration in which one end serves as a negative electrode and the other end serves as a positive electrode, the third terminal pair functions as an output terminal, and the fourth terminal pair functions as an input terminal. The terminal-to-terminal voltage V1 of the first terminal pair is the second terminal pair. When the voltage between terminals of the terminal pair is higher than V2 (V1> V2) and power is to be transferred from the storage battery connected to the second terminal pair to the storage battery connected to the first terminal pair, in the conversion circuit, One end of the fourth terminal pair connected to the negative voltage side of the first terminal pair is a negative voltage, the other end is a positive voltage, the third terminal pair functions as an input terminal, and the fourth terminal pair functions as an output terminal. 3 or the terminal voltage V1 of the first terminal pair is lower than the terminal voltage V2 of the second terminal pair (V1 <V2), and the first terminal from the storage battery connected to the second terminal pair. When trying to transfer power to a storage battery connected to a pair, in the conversion circuit, one end of the fourth terminal pair connected to the negative voltage side of the first terminal pair is used as a positive voltage and the other end is used as a negative voltage. It may have any of a fourth configuration, in which the three terminal pair functions as an output terminal and the fourth terminal pair functions as an input terminal.
前記第1端子対または前記第2端子対に前記蓄電池を接続した時に生じ得る突入電流を抑制する突入電流抑制手段をさらに有し、前記突入電流抑制手段が、接続しようとする被接続端子対と接続しようとする接続蓄電池との間に配置されたスイッチ機構であり、前記変換回路において前記被接続端子対の端子間電圧を前記接続蓄電池の出力電圧に一致するよう制御した後、前記スイッチ機構をオン状態にする、第1の構成、前記突入電流抑制手段が、前記接続蓄電池に流れる電流を計測する電流計と、前記電流計の計測値が漸増または漸減するよう前記変換回路をフィードバック制御するフィードバック回路と、を有する、第2の構成、または、前記突入電流抑制手段が、前記変換装置同様の直流電力変換装置であり、前記直流電力変換装置と前記接続蓄電池との直列接続電圧が前記被接続端子対の端子間電圧と一致するよう前記直流電力変換装置を制御する、第3の構成、の何れかの構成を有することができる。 Further, the inrush current suppressing means for suppressing the inrush current that may occur when the storage battery is connected to the first terminal pair or the second terminal pair is further provided, and the inrush current suppressing means is connected to the connected terminal pair to be connected. It is a switch mechanism arranged between the connected storage battery to be connected, and after controlling the voltage between the terminals of the connected terminal pair to match the output voltage of the connected storage battery in the conversion circuit, the switch mechanism is operated. The first configuration, which is turned on, is feedback in which the inrush current suppressing means feedback-controls the current meter that measures the current flowing through the connected storage battery and the conversion circuit so that the measured value of the current meter gradually increases or decreases. The second configuration or the inrush current suppressing means having the circuit is a DC power conversion device similar to the conversion device, and the series connection voltage between the DC power conversion device and the connection storage battery is connected to the DC power conversion device. It may have any of the third configurations, which control the DC power conversion device so as to match the voltage between the terminals of the terminal pair.
前記第1端子対または前記第2端子対が、互いに並列接続される複数の蓄電池を接続するものとすることができる。この場合、前記複数の蓄電池のそれぞれに対応して、前記複数の蓄電池の一つを追加した時に生じ得る突入電流を抑制する突入電流抑制手段をさらに有し、前記突入電流抑制手段が、追加しようとする被接続端子対と追加しようとする接続蓄電池との間に配置されたスイッチ機構であり、前記変換回路において前記被接続端子対の端子間電圧を前記接続蓄電池の出力電圧に一致するよう制御した後、前記スイッチ機構をオン状態にする、第1の構成、または、前記突入電流抑制手段が、前記変換装置同様の直流電力変換装置であり、前記直流電力変換装置と前記接続蓄電池との直列接続電圧が前記被接続端子対の端子間電圧と一致するよう前記直流電力変換装置を制御する、第2の構成、の何れかの構成を有することができる。 The first terminal pair or the second terminal pair may connect a plurality of storage batteries connected in parallel to each other. In this case, corresponding to each of the plurality of storage batteries, the rush current suppressing means for suppressing the rush current that may occur when one of the plurality of storage batteries is added is further provided, and the rush current suppressing means will be added. It is a switch mechanism arranged between the connected terminal pair to be added and the connected storage battery to be added, and controls the voltage between the terminals of the connected terminal pair to match the output voltage of the connected storage battery in the conversion circuit. After that, the first configuration for turning on the switch mechanism or the inrush current suppressing means is a DC power conversion device similar to the conversion device, and the DC power conversion device and the connected storage battery are connected in series. It may have any of the second configurations, which control the DC power conversion device so that the connection voltage matches the voltage between the terminals of the connected terminal pair.
前記第1端子対または前記第2端子対から出力される電力量を計測する電力量計と、前記電力量計の計測値が所定の値に達したときに出力される電力量がゼロになるよう前記変換回路を制御する制御装置と、をさらに有することができる。また、前記制御装置が、出力された電力量に応じた課金情報を出力することができる。課金情報は、単位電力量の単価を決めておき、出力された電力量に単価を乗算して計算してもよい。また、前記第1端子対または前記第2端子対から出力される電力量について、一定の時間毎に一定の電力量を移動させるように決めておき、移動させた時間から課金情報を計算してもよい。 The watt-hour meter that measures the amount of power output from the first terminal pair or the second terminal pair and the amount of power that is output when the measured value of the watt-hour meter reaches a predetermined value becomes zero. Further, a control device for controlling the conversion circuit can be provided. In addition, the control device can output billing information according to the amount of output power. The billing information may be calculated by determining the unit price of the unit electric energy and multiplying the output electric energy by the unit price. Further, regarding the amount of power output from the first terminal pair or the second terminal pair, it is decided to move a certain amount of power at regular time intervals, and billing information is calculated from the moved time. May be good.
本発明の第2の態様においては、前記した変換装置と、前記第1端子対または前記第2端子対に接続された単一または複数の蓄電池と、を有する蓄電モジュールを提供する。 In the second aspect of the present invention, there is provided a power storage module having the above-mentioned conversion device and a single or a plurality of storage batteries connected to the first terminal pair or the second terminal pair.
本発明の第3の態様においては、直流電源からの直流電力を直流負荷に供給する直流配電装置と、前記した蓄電モジュールと、を有し、余剰電力を前記蓄電モジュールに蓄電し、不足電力を前記蓄電モジュールから供給する電力供給システムを提供する。なお、直流電源として、太陽電池等の直流発電装置を例示することができる。 In the third aspect of the present invention, the DC power distribution device for supplying DC power from the DC power source to the DC load and the above-mentioned power storage module are provided, and surplus power is stored in the power storage module to reduce insufficient power. A power supply system supplied from the power storage module is provided. As the DC power source, a DC power generation device such as a solar cell can be exemplified.
本発明の第4の態様においては、直流電源からの直流電力を直流負荷に供給する直流配電装置と、前記直流配電装置からの直流電力を単一または複数の蓄電池に移動するための変換装置と、を有し、前記変換装置が、前記直流配電装置からの直流電力を受電する第1端子対と、前記単一または複数の蓄電池に接続される第2端子対と、第3端子対および第4端子対を有し、前記第3端子対および前記第4端子対の一方の端子対に入力された直流電力を他方の端子対に電圧または電流を制御して直流出力する絶縁型の変換回路と、を有し、前記第2端子対と前記第3端子対とが並列接続され、前記第1端子対と前記第4端子対とが直列接続され、前記直列接続された前記第1端子対および前記第4端子対と前記第2端子対とが並列接続されている電力供給システムを提供する。 In the fourth aspect of the present invention, a DC distribution device that supplies DC power from a DC power source to a DC load, and a conversion device for transferring DC power from the DC distribution device to a single or a plurality of storage batteries. , The conversion device receives DC power from the DC distribution device, a first terminal pair, a second terminal pair connected to the single or a plurality of storage batteries, a third terminal pair, and a third terminal pair. An isolated conversion circuit that has four terminal pairs and outputs DC power input to one terminal pair of the third terminal pair and the fourth terminal pair by controlling the voltage or current to the other terminal pair. The second terminal pair and the third terminal pair are connected in parallel, the first terminal pair and the fourth terminal pair are connected in series, and the first terminal pair connected in series is connected. And to provide a power supply system in which the fourth terminal pair and the second terminal pair are connected in parallel.
前記した電力供給システムにおいて、交流電力を受電し、受電した交流電力を直流電力に変換する交流直流変換装置をさらに有し、前記直流配電装置が、直流電源からの直流電力に加えて前記交流直流変換装置からの直流電力を配電してもよい。なお、受電する交流電力は、たとえば交流発電機によって発電された交流電力であってもよく、電力会社等によって配電される商用交流電力であってもよい。また、交流電力を受電し、受電した交流電力を直流電力に変換する交流直流変換装置は、複数であってもよい。 The power supply system described above further includes an AC / DC converter that receives AC power and converts the received AC power into DC power, and the DC power distribution device comprises the AC DC in addition to the DC power from the DC power source. DC power from the converter may be distributed. The AC power to be received may be, for example, AC power generated by an AC generator or commercial AC power distributed by an electric power company or the like. Further, there may be a plurality of AC / DC converters that receive AC power and convert the received AC power into DC power.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The outline of the above invention does not list all the necessary features of the present invention. A subcombination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention to which the claims are made. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means of solving the invention.
(実施の形態1)
図1は、発配電システム100の一例を示すブロック図である。発配電システム100は、電力供給システム102を有し、電力供給システム102は、直流電源104あるいは交流電力106から電力を受電し、直流負荷108に直流電力を配電する。また、電力供給システム102は、第2蓄電池110に直流電力を給電し、第2蓄電池110からの直流電力を受電する。直流電源として、たとえば太陽電池等の直流発電装置を挙げることができる。また、交流電力106として、たとえば電力会社等から受電する商用交流電力を挙げることができる。なお、交流電力106は、発配電システム100に必須の構成要件ではない。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a power generation /
電力供給システム102は、直流配電装置112、交流直流変換装置114、第1蓄電池116および変換装置120を有する。交流直流変換装置114は、交流電力106からの電力を受電し、受電した交流電力を直流電力に変換する。第1蓄電池116は、余剰の直流電力が発生した場合にこれを蓄電し、不足が生じた場合には蓄電した直流電力を放電することで不足電力を補う。なお、交流電力106を受電しない場合、交流直流変換装置114は、必須の構成要件ではない。
The
直流配電装置112は、直流電源104からの直流電力を直流負荷108に供給する。直流電源104が太陽電池である場合、直流配電装置112は、太陽電池からの出力電力を最大化する機能を有する。交流電力106を受電する場合、直流配電装置112は、直流電源104からの直流電力と交流直流変換装置114からの直流電力とを統合し、直流負荷108に供給する。さらに、直流配電装置112は、余剰電力を第1蓄電池116に給電し、不足電力を第1蓄電池116から受電して直流負荷108に供給する。
The DC
図2は、変換装置120の詳細を示すブロック図である。変換装置120は、複数の蓄電池の間、本例においては、第1蓄電池116と第2蓄電池110との間で直流電力を移動するための電力変換装置である。変換装置120は、変換回路122、第1端子対124および第2端子対126を有する。第1端子対124は、第1蓄電池116に接続され、第2端子対126は、第2蓄電池110に接続されている。第1蓄電池116は、複数の蓄電池のうち一の蓄電池の例であり、第2蓄電池110は、複数の蓄電池のうち他の蓄電池の例である。
FIG. 2 is a block diagram showing details of the
変換回路122は、第3端子対128および第4端子対130を有し、第3端子対128および第4端子対130の一方の端子対に入力された直流電力を他方の端子対に電圧または電流を制御して直流出力する。なお、第3端子対128と第4端子対130とは絶縁されている。また、第1端子対124と第3端子対128とは並列接続され、第1端子対124と第4端子対130とは直列接続され、直列接続された第1端子対124および第4端子対130と第2端子対126とは並列接続されている。
The
図3は、変換回路122の一例を示す回路図である。変換回路122は、一般的な双方向絶縁型DCDCコンバータ回路であり、フライバックコンバータ回路とすることができる。Q1~Q8は電界効果トランジスタ(FET)であり、Q1~Q8の寄生ダイオードおよびゲート駆動回路は省略している。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the
変換回路122は、Q1~Q8のON/OFF周期、ON/OFF時間比率、タイミングを制御することで、入力された電力に対し、昇圧、降圧、出力反転が可能である。また、変換回路122は、左右対称であることから、右側のブリッジ回路から電力を入力し、左側の回路から電力を取り出すことも、逆に、左側のブリッジ回路から電力を入力し、右側の回路から電力を取り出すことも可能である。出力電圧または出力電流をフィードバックに使うことにより、定電圧出力あるいは定電流出力とすることが可能である。同様に、入力電圧または入力電流をフィードバックに使うことで、入力電圧を定電圧に保つこと、または、入力電流を定電流に保つことも可能である。
The
変換回路122は、たとえば、以下のように動作させることができる。
・Q1,Q2,Q3,Q4およびQ5,Q6,Q7,Q8をすべてOFFにすることで、右側と左側の回路は直流的にも交流的にも完全に切り離される。
・Q1,Q4をONにし、Q2,Q3をOFFにする動作と、Q2,Q3をONにし、Q1,Q4をOFFにする動作とを繰り返すことで、VT1に方形波を与え、トランスを経由してVT2に起電力を発生することができる。このとき、VT2の電圧の極性に合わせ、「+」で示している側が正の電圧になった時に、Q6,Q7をON、Q5,Q8をOFFにし、「+」で示している側が負の電圧になった時に、Q5,Q8をON、Q6,Q7をOFFにすることで、T1を+、T2を-の電圧とすることができる。ON/OFFを逆にすると、T1およびT2にあらわれる電圧の極性を逆にすることができる。
・本回路は左右対称であるので、Q1,Q2,Q3,Q4で行った操作をQ5,Q6,Q7,Q8で行い、Q5,Q6,Q7,Q8で行った操作をQ1,Q2,Q3,Q4で行うことで、逆方向(回路右側から左側へ)の電力移動が可能になる。
The
-By turning off all of Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q7, and Q8, the circuits on the right and left sides are completely disconnected both in terms of direct current and alternating current.
-By repeating the operation of turning on Q1 and Q4 and turning off Q2 and Q3 and the operation of turning on Q2 and Q3 and turning off Q1 and Q4, a square wave is given to VT1 and the VT1 is passed through a transformer. It is possible to generate an electromotive force in the VT2. At this time, according to the polarity of the voltage of VT2, when the side indicated by "+" becomes a positive voltage, Q6 and Q7 are turned ON, Q5 and Q8 are turned OFF, and the side indicated by "+" is negative. By turning on Q5 and Q8 and turning off Q6 and Q7 when the voltage is reached, T1 can be set to + and T2 can be set to −. By reversing ON / OFF, the polarities of the voltages appearing in T1 and T2 can be reversed.
-Since this circuit is symmetrical, the operations performed in Q1, Q2, Q3, and Q4 are performed in Q5, Q6, Q7, and Q8, and the operations performed in Q5, Q6, Q7, and Q8 are performed in Q1, Q2, and Q3. By performing in Q4, power can be transferred in the opposite direction (from the right side to the left side of the circuit).
変換回路122が、二つの端子対(第3端子対128、第4端子対130)の一方への入力を電圧制御または電流制御して他方に出力するものであり、第1端子対124、第2端子対126、第3端子対128、第4端子対130を上記のように接続することで、変換回路122を、第1端子対124または第2端子対126に接続される蓄電池の補助電源として機能させることが可能になる。つまり、第1端子対124に接続される第1蓄電池116の電圧と、第2端子対126に接続される第2蓄電池110の電圧が相違する場合であっても、両蓄電池の電圧差に相当する電圧を変換回路122によって補償し、両蓄電池を安全に接続することが可能になる。
The
また、変換回路122の出力電圧または出力電流を制御し、変換回路122の何れの端子対を入力あるいは出力とするかを制御することで、両蓄電池間の充放電(充電方向)を制御することが可能になる。
Further, by controlling the output voltage or output current of the
表1は、第1蓄電池116の電圧V1および第2蓄電池110の電圧V2の大小関係と電力移動方向(充電方向)が所与の場合に、第4端子対130(TP4)の各端子(T1、T2)の極性と、第3端子対128(TP3)および第4端子対130(TP4)を入力または出力の何れとして機能させるかを示した表である。
第1端子対124の端子間電圧V1が第2端子対126の端子間電圧V2より低く(V1<V2)、第1端子対124に接続された第1蓄電池116から第2端子対126に接続された第2蓄電池110に直流電力を移動(BAT1→BAT2)しようとする構成1の場合、変換回路122において、第1端子対124の負極側に接続される第4端子対130の一端(T1)を正極、他端(T2)を負極とし、第3端子対128を入力端子、第4端子対130を出力端子として機能させればよい。
The terminal voltage V1 of the first
このように変換回路122を動作させることで、V1の足りない電圧を変換回路122によって補うことができる。すなわち、第1蓄電池116から第2蓄電池110に電力移動するに必要な電圧の不足分(第1蓄電池116における出力電圧の不足分)を変換回路122の出力電圧(第4端子対130(TP4)の電圧)によって補う、言わば、変換回路122による電圧アシストを行うことができる。
By operating the
第1端子対124の端子間電圧V1が第2端子対126の端子間電圧V2より高く(V1>V2)、第1端子対124に接続された第1蓄電池116から第2端子対126に接続された第2蓄電池110に直流電力を移動(BAT1→BAT2)しようとする構成2の場合、変換回路122において、第1端子対124の負極側に接続される第4端子対130の一端(T1)を負極、他端(T2)を正極とし、第3端子対128を出力端子、第4端子対130を入力端子として機能させればよい。
The terminal voltage V1 of the first
このように変換回路122を動作させることで、V1の高すぎる電圧を変換回路122によって減少させ、同時に減少させた分の電力を戻す(減少させた分に相当する電力を移動させない)ことができる。これにより、第1蓄電池116から第2蓄電池110への電力移動を無駄なく行うことができる。
By operating the
第1端子対124の端子間電圧V1が第2端子対126の端子間電圧V2より高く(V1>V2)、第2端子対126に接続された第2蓄電池110から第1端子対124に接続された第1蓄電池116に直流電力を移動(BAT2→BAT1)しようとする構成3の場合、変換回路122において、第1端子対124の負極側に接続される第4端子対130の一端(T1)を負極、他端(T2)を正極とし、第3端子対128を入力端子、第4端子対130を出力端子として機能させればよい。
The terminal voltage V1 of the first
このように変換回路122を動作させることで、V2の電圧に変換回路122の出力電圧を加えることができ、V2の足りない電圧を変換回路122によって補うことができる。なお、本構成3の場合、変換回路122の出力(第4端子対130(TP4)から出力される電力)が変換回路122の入力(第3端子対128(TP3)に入力される電力)の一部として使われるため、変換回路122の出力が開始されるまで、変換回路122の入力には第2蓄電池110からの電力が供給されないが、このような場合であっても、第1蓄電池116からの電力が変換回路122の入力に供給されるため、特に問題なく動作が開始される。変換回路122の動作後は、第2蓄電池110からの電力が変換回路122の入力(第3端子対128(TP3))供給され、第1蓄電池116への直流電力の移動が行われる。
By operating the
第1端子対124の端子間電圧V1が第2端子対126の端子間電圧V2より低く(V1<V2)、第2端子対126に接続された第2蓄電池110から第1端子対124に接続された第1蓄電池116に直流電力を移動(BAT2→BAT1)しようとする構成4の場合、変換回路122において、第1端子対124の負極側に接続される第4端子対130の一端(T1)を正極、他端(T2)を負極とし、第3端子対128を出力端子、第4端子対130を入力端子として機能させればよい。
The terminal voltage V1 of the first
このように変換回路122を動作させることで、V2の高すぎる電圧を変換回路122によって減少させ、同時に、減少させた分の電力をあわせて第1蓄電池116に移動することができる。
By operating the
上記構成1~4の何れかの構成のように変換回路122を機能させることで、第1蓄電池116の電圧V1と第2蓄電池110の電圧V2に差があったとしても、当該電圧差(|V1-V2|)に適応して、第1蓄電池116から第2蓄電池110への電力移動(BAT1→BAT2)あるいは第2蓄電池110から第1蓄電池116への電力移動(BAT2→BAT1)を実現するよう変換装置120を制御できる。
By making the
また、変換装置120を用いることで、第1蓄電池116から第2蓄電池110への電力移動(BAT1→BAT2)あるいは第2蓄電池110から第1蓄電池116への電力移動(BAT2→BAT1)の効率を高めることができる。
Further, by using the
たとえば構成1(V1<V2、BAT1→BAT2)の場合、T1は正極、T2は負極、第4端子対130は出力、第3端子対128は入力として機能する。第1蓄電池116から出力される全電力をP1、変換回路122の入力電力をP3、変換回路122の出力電力をP4、第2蓄電池110に供給される電力をP2とすると、
P2=P1-P3+P4 …(数1)
ここで、変換回路122の効率をXとすれば、P3×X=P4であり、Xを右辺に移項すれば、
P3=P4/X …(数2)
数2を数1に代入し、η=(1-X)/X、とすれば、
P2=P1-η×P4
P1=P2+η×P4 …(数3)
一方、第1蓄電池116から第2蓄電池110への電力移動(BAT1→BAT2)の効率Eは、E=P2/P1であるから、数3を代入して、
E=P2/(P2+η×P4) …(数4)
変換回路122の第4端子対130側に流れる電流をIとすると、P2=V2×I、P4=V4×I、V4=V2-V1、であるから、数4に代入すれば、
E=(V2×I)/(V2×I+η×(V2-V1)×I)
=1/(1+η×(1-V1/V2)) …(数5)
となる。
For example, in the case of configuration 1 (V1 <V2, BAT1 → BAT2), T1 functions as a positive electrode, T2 functions as a negative electrode, the fourth
P2 = P1-P3 + P4 ... (Equation 1)
Here, if the efficiency of the
P3 = P4 / X ... (number 2)
Substituting the number 2 into the number 1 and setting η = (1-X) / X,
P2 = P1-η × P4
P1 = P2 + η × P4 ... (number 3)
On the other hand, since the efficiency E of the power transfer (BAT1 → BAT2) from the
E = P2 / (P2 + η × P4) ... (Equation 4)
Assuming that the current flowing on the fourth
E = (V2 × I) / (V2 × I + η × (V2-V1) × I)
= 1 / (1 + η × (1-V1 / V2)) ... (Equation 5)
Will be.
具体的な数値として、たとえば、第1蓄電池116の電圧V1=300V、第2蓄電池110の電圧V2=310V、第2蓄電池110に流れる電流I=10A、変換回路122の効率X=0.95を仮定すれば、ηの定義および数5から
η=(1-0.95)/0.95=0.0526
E=1/(1+0.0526×(1-300/310))
≒0.9983
となり、損失は、1%以下になる。図13に示す従来の接続方式の場合、第1蓄電池116と第2蓄電池110とを変換回路122を介して接続する。この場合、効率は変換回路122の効率である0.95となる。5%程度の損失が発生していた従来と比較すると、本実施の形態の変換装置120を用いることで、効率を大幅に改善できることが判る。なお、構成2~4においても同様の計算で、大幅に効率が改善されることが判る。また、数5より、第1蓄電池116の電圧V1と第2蓄電池110の電圧V2の電圧が近いほどEは1に近づく(効率が高くなる)ことがわかる。本手法は、電力を移動する元の蓄電池と移動先の蓄電池の電位差が小さく、それぞれの電圧が高い構成のときに特に効果を発揮することがわかる。
As specific numerical values, for example, the voltage V1 = 300V of the
E = 1 / (1 + 0.0526 × (1-300 / 310))
≒ 0.9983
And the loss is 1% or less. In the case of the conventional connection method shown in FIG. 13, the
また、必要とされる変換回路122の容量についても、本実施の形態の変換装置120によれば小さくできる。すなわち、上記仮定の数値において、変換回路122の出力電圧V4は、V4=V2-V1=10[V]であり、電流I=10[A]、なので、変換回路122の出力電力P4は、P4=V4×I=100[W]で済む。一方、従来の変換装置であれば、第2蓄電池110への入力電力P2=V2×I=3100[W]を変換する必要があるので、それに見合った耐圧の部品を使用する必要があり、製品コストが高くなる問題がある。これに対し、本実施の形態の変換装置120では変換回路122の容量を小さくでき、使用部品のコストも低く抑えることができるので、製品コストを下げることが可能になる。
Further, the required capacity of the
上記した通り、本実施の形態の変換装置120によれば、電圧の異なる二つの蓄電池(第1蓄電池116、第2蓄電池110)の間の電力移動を、極めて効率よく行うことができ、製品コストも低く抑えることができる。また、本実施の形態の電力供給システム102では、余剰電力を第1蓄電池116に充電し、不足電力を第1蓄電池116から補充できるうえ、第2蓄電池110を設置すれば、第1蓄電池116と第2蓄電池110との間で電力を移動し、第2蓄電池110を外部充電池として機能させることができる。
As described above, according to the
上記した実施の形態では、変換装置120に既に第1蓄電池116および第2蓄電池110が接続されている場合の例を説明したが、変換装置120に新たに第1蓄電池116または第2蓄電池110を接続しようとする場合、接続しようとする蓄電池と端子対の間に電圧差があれば、接続の際に突入電流が発生し好ましくない。このような場合の対策として、変換装置120には、第1端子対124と第1蓄電池116との間、または、第2端子対126と第2蓄電池110との間に、突入電流を抑制する突入電流抑制手段を備えることができる。
In the above-described embodiment, the case where the
図4は、変換装置120の変更例である変換装置140を示すブロック図であり、上記した突入電流抑制手段としてスイッチを用いた場合の例を示す。図4に示す変換装置140は、変換装置120の第2端子対126と第2蓄電池110との間にスイッチSW2を配置した例である。この場合、第2端子対126が「接続しようとする被接続端子対」であり、第2蓄電池110が「接続しようとする接続蓄電池」である。第2端子対126に第2蓄電池110を接続しようとする場合、変換回路122は、第2端子対126(被接続端子対)の端子間電圧を、第2蓄電池110(接続蓄電池)の出力電圧に一致するよう制御し、その後、スイッチ機構SW2をオン状態にする。スイッチSW2を備え、変換回路122を上記のように制御することで、突入電流を発生することなく、第2蓄電池110を安全に接続することができる。なお、第1端子対124に第1蓄電池116を接続しようとする場合も、同様に、第1端子対124と第1蓄電池116との間にスイッチを設けることができる。
FIG. 4 is a block diagram showing a
図5は、変換装置120の別の変更例である変換装置142を示すブロック図であり、上記した突入電流抑制手段としてフィードバック回路を用いた場合の例を示す。図5に示す変換装置142は、接続蓄電池である第2蓄電池110に流れる電流を計測する電流計144aと、電流計144aの計測値が漸増または漸減するよう変換回路122をフィードバック制御するフィードバック回路144bと、を有する。フィードバック回路144bを構成することで、突入電流を発生することなく、第2蓄電池110を安全に接続することができる。なお、第1端子対124に第1蓄電池116を接続しようとする場合も、第1端子対124の側に同様なフィードバック回路を構成し、第1蓄電池116への突入電流を防止できる。
FIG. 5 is a block diagram showing a
図6は、変換装置120のさらに別の変更例である変換装置146を示すブロック図であり、上記した突入電流抑制手段として直流電力変換装置148を用いた場合の例を示す。図6に示す直流電力変換装置148は、変換装置120と同様の直流電力を変換する装置であり、第2端子対126と第2蓄電池110との間に設けられる。また、直流電力変換装置148の変換回路122と接続蓄電池との直列接続電圧が被接続端子対の端子間電圧と一致するよう直流電力変換装置148を制御する。直流電力変換装置148の制御および動作は、変換装置120と同様である。直流電力変換装置148を備えることで、突入電流を発生することなく、第2蓄電池110を安全に接続することができる。なお、変換装置120における第1端子対124に第1蓄電池116を接続しようとする場合も、同様に、第1端子対124と第1蓄電池116との間に直流電力変換装置を設けることができる。
FIG. 6 is a block diagram showing a
なお、図6に示す直流電力変換装置148および第2蓄電池110は、蓄電モジュール150として把握することも可能である。図7は、蓄電モジュール150の詳細を示すブロック図である。蓄電モジュール150は、蓄電池152および変換回路154を有する。変換回路154は変換回路122と同様である。変換回路154の入力には蓄電池152からの電力が入力され、変換回路154の出力は蓄電池152と直列接続される。すなわち、蓄電モジュール150は、上記した変換装置120と、当該変換装置120の第1端子対124または第2端子対126に接続された単一または複数の蓄電池(第1蓄電池116または第2蓄電池110)と、を有するものと同等と言える。
The DC
(実施の形態2)
実施の形態1では、第1蓄電池116および第2蓄電池110がそれぞれ単一の場合を説明したが、第1蓄電池116および第2蓄電池110の一方または両方は複数であっても良い。つまり、第1端子対124または第2端子対126が、互いに並列接続される複数の蓄電池を接続するものであっても良い。なお、複数の蓄電池を互いに並列接続しようとする場合、両蓄電池間に電圧差があれば、接続の際に突入電流が発生し好ましくない。このような場合の対策として、当該複数の蓄電池のそれぞれに対応して、突入電流を抑制する突入電流抑制手段を備えることができる。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the case where the
図8は、第2端子対126に複数の蓄電池が並列接続される例を示すブロック図であり、上記した突入電流抑制手段としてスイッチを用いた場合の例を示す。追加しようとする被接続端子対(第2端子対126)と追加しようとする接続蓄電池(第2蓄電池110-2、第3蓄電池110-3、第n蓄電池110-n)との間にスイッチ機構(SW2、SW3、SWn)が配置されている。この場合、既に接続されている蓄電池の端子対(被接続端子対)の端子間電圧を、接続しようとする接続蓄電池の出力電圧に一致するよう変換回路122で制御し、その後、スイッチ機構(SW2、SW3、SWn)のうち、電圧の一致した蓄電池に接続されているスイッチ機構がオンされる。これにより並列接続による突入電流が防止できる。
FIG. 8 is a block diagram showing an example in which a plurality of storage batteries are connected in parallel to the second
既に何れかのスイッチ機構が一つ以上ONになっており、さらに別の蓄電池を接続する場合は、既接続の接続蓄電池に蓄えられている電力の一部を第一蓄電池116に移動、または第一蓄電池116に蓄えられている電力の一部をすでに接続されている接続蓄電池に移動することで第2端子対126の電圧を調整することができ、接続しようとする蓄電池との電圧が一致したときに、接続したい蓄電池に接続されているスイッチ機構をONにすることができる。
When one or more of the switch mechanisms are already ON and another storage battery is connected, a part of the power stored in the already connected connected storage battery is moved to the
図9は、第2端子対126に複数の蓄電池が並列接続される例を示すブロック図であり、上記した突入電流抑制手段として直流電力変換装置を用いた場合の例を示す。互いに並列接続される複数の蓄電池(第2蓄電池110-2、第3蓄電池110-3、第n蓄電池110-n)ごとに、変換装置120と同様の直流電力変換装置160-2,160-3,160-nが配置されている。直流電力変換装置160-2,160-3,160-nは、接続しようとしている接続蓄電池からの電力を受け、当該接続蓄電池との直列接続電圧が、既に接続されている被接続端子対の端子間電圧と一致するよう制御される。これにより並列接続による突入電流が防止できる。なお、この例では、変換回路122を省略することができ、この場合、第1端子対124と第2端子対126とが直結されることになる。
FIG. 9 is a block diagram showing an example in which a plurality of storage batteries are connected in parallel to the second
図8および図9に示す突入電流抑制手段を備えることで、複数の蓄電池が並列接続され、並列接続された当該複数の蓄電池を第2端子対126に接続することができる。これにより第2端子対126に接続される蓄電池の容量を適宜増減することができる。なお、複数の並列接続された蓄電池は、第1端子対124に接続することも可能であり、この場合、第1端子対124に接続される複数の蓄電池ごとに、上記した突入電流抑制手段を設けることができる。
By providing the inrush current suppressing means shown in FIGS. 8 and 9, a plurality of storage batteries are connected in parallel, and the plurality of storage batteries connected in parallel can be connected to the second
(実施の形態3)
図10は、変換装置120の変更例を示すブロック図である。図10に示す例では、既に説明した変換装置120の構成に加え、電力量計170および制御装置172を有する。電力量計170は、第2端子対126から出力される電力量を計測し、制御装置172は、電力量計170の計測値が所定の値に達したときに出力される電力量がゼロになるよう変換回路122を制御する。これにより、第2蓄電池110に供給される電力量を制御することができる。たとえば、発配電システム100で発電した直流電力を販売する場合、第2蓄電池110に販売電力を蓄電して、これを販売対象とすることができる。このような場合、制御装置172は、出力された電力量に応じた課金情報174を出力するものとしてもよい。なお、同様の構成は、第1端子対124の側に設けても良い。
(Embodiment 3)
FIG. 10 is a block diagram showing a modified example of the
課金情報174は、単位電力量の単価を決めておき、電力量計170で得られた電力量に単価を乗算して計算してもよい。また、第1端子対124または第2端子対126から出力される電力量について、一定の時間毎に一定の電力量を移動させるように決めておき、移動させた時間から課金情報を計算してもよい。
The
(実施の形態4)
実施の形態1では、電力供給システム102に第1蓄電池116を有する例を説明したが、本実施の形態では、電力供給システムに蓄電池を含まない例を説明する。図11は、発配電システム200の一例を示すブロック図である。発配電システム200は、電力供給システム202を有し、電力供給システム202は、直流電源104あるいは交流電力106から電力を受電し、直流負荷108に直流電力を配電する。また、電力供給システム202は、第2蓄電池110に直流電力を給電し、第2蓄電池110からの直流電力を受電する。なお、交流電力106は、発配電システム200に必須の構成要件ではない。
(Embodiment 4)
In the first embodiment, an example in which the
電力供給システム202は、直流配電装置112、交流直流変換装置114および変換装置220を有する。直流配電装置112および交流直流変換装置114は実施の形態1で説明したものと同様である。
The
図12は、変換装置220の詳細を示すブロック図である。変換装置220は、直流配電装置112からの直流電力を単一または複数の蓄電池、本例においては第2蓄電池110に直流電力を移動するための電力変換装置である。変換装置220は、実施の形態1で説明したものと同様な変換回路122、第1端子対124および第2端子対126を有する。第1端子対124は、直流配電装置112に接続され、第2端子対126は、第2蓄電池110に接続されている。第2蓄電池110は、単一または複数の蓄電池の一例である。
FIG. 12 is a block diagram showing details of the
変換回路122は、実施の形態1と同様、第3端子対128および第4端子対130を有し、第3端子対128および第4端子対130の一方の端子対に入力された直流電力を他方の端子対に電圧または電流を制御して直流出力する。なお、本実施の形態における変換回路122の第3端子対128は、実施の形態1の場合とは異なり、第2端子対126と並列接続される。これにより、変換回路122入力は常に第2蓄電池110から電力を受けることができる。第1端子対124と第4端子対130とが直列接続され、直列接続された第1端子対124および第4端子対130と第2端子対126とが並列接続される点は、実施の形態1と同様である。
Similar to the first embodiment, the
変換装置220を上記した構成とすることで、蓄電池を有さない電力供給システム202であっても、外部蓄電池(第2蓄電池110)が接続されたときには変換回路122を正常に作動させることができる。電力供給システム202に蓄電池を含まないことで、電力供給システム202のコストを削減するとともに、必要に応じて外部蓄電池(第2蓄電池110)を設置し、余剰電力を外部蓄電池に移動し、不足電力を外部蓄電池から受電して補うことができる。また、実施の形態2の構成を備えることで外部蓄電池を増減し、実施の形態3の構成を備えることで、発電電力を販売することができる。
By configuring the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the description of the claims that the form with such changes or improvements may be included in the technical scope of the present invention.
たとえば、第2蓄電池110に例示される外部蓄電池は、車載用蓄電池とすることができ、外部蓄電池との電力移動は、売電のみならず買電の場合にも利用することができる。
For example, the external storage battery exemplified for the
100…発配電システム、102…電力供給システム、104…直流電源、106…交流電力、108…直流負荷、110…第2蓄電池、112…直流配電装置、114…交流直流変換装置、116…第1蓄電池、120…変換装置、122…変換回路、124…第1端子対、126…第2端子対、128…第3端子対、130…第4端子対、140…変換装置、SW2…スイッチ機構、142…変換装置、144a…電流計、144b…フィードバック回路、146…変換装置、148…直流電力変換装置、150…蓄電モジュール、152…蓄電池、154…変換回路、SW3,SWn…スイッチ機構、110-2…第2蓄電池、110-3…第3蓄電池、110-n…第n蓄電池、160-2,160-3,160-n…直流電力変換装置、170…電力量計、172…制御装置、174…課金情報、200…発配電システム、202…電力供給システム、220…変換装置。 100 ... power generation and distribution system, 102 ... power supply system, 104 ... DC power supply, 106 ... AC power, 108 ... DC load, 110 ... second storage battery, 112 ... DC power distribution device, 114 ... AC / DC converter, 116 ... first Storage battery, 120 ... Conversion device, 122 ... Conversion circuit, 124 ... 1st terminal pair, 126 ... 2nd terminal pair, 128 ... 3rd terminal pair, 130 ... 4th terminal pair, 140 ... Conversion device, SW2 ... Switch mechanism, 142 ... Conversion device, 144a ... Current meter, 144b ... Feedback circuit, 146 ... Conversion device, 148 ... DC power conversion device, 150 ... Power storage module, 152 ... Storage battery, 154 ... Conversion circuit, SW3, SWn ... Switch mechanism, 110- 2 ... 2nd storage battery, 110-3 ... 3rd storage battery, 110-n ... nth storage battery, 160-2, 160-3, 160-n ... DC power converter, 170 ... power meter, 172 ... control device, 174 ... Billing information, 200 ... Power generation and distribution system, 202 ... Power supply system, 220 ... Conversion device.
Claims (11)
前記複数の蓄電池のうち一の蓄電池に接続される第1端子対と、
前記複数の蓄電池のうち他の蓄電池に接続される第2端子対と、
第3端子対および第4端子対を有し、前記第3端子対および前記第4端子対の一方の端子対に入力された直流電力を他方の端子対に電圧または電流を制御して直流出力する絶縁型の変換回路と、を有し、
前記第1端子対と前記第3端子対とが並列接続され、
前記第1端子対と前記第4端子対とが直列接続され、
前記直列接続された前記第1端子対および前記第4端子対と前記第2端子対とが並列接続されている
変換装置。 A converter for transferring power between multiple storage batteries.
A first terminal pair connected to one of the plurality of storage batteries,
A second terminal pair connected to another storage battery among the plurality of storage batteries,
It has a third terminal pair and a fourth terminal pair, and outputs DC power input to one terminal pair of the third terminal pair and the fourth terminal pair by controlling the voltage or current to the other terminal pair. With an isolated conversion circuit,
The first terminal pair and the third terminal pair are connected in parallel,
The first terminal pair and the fourth terminal pair are connected in series, and the first terminal pair is connected in series.
A conversion device in which the first terminal pair, the fourth terminal pair, and the second terminal pair connected in series are connected in parallel.
前記第1端子対の端子間電圧V1が前記第2端子対の端子間電圧V2より高く(V1>V2)、前記第1端子対に接続された蓄電池から前記第2端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第1端子対の負極側に接続される前記第4端子対の一端を負極、他端を正極とし、前記第3端子対を出力端子、前記第4端子対を入力端子として機能させる、第2の構成、
前記第1端子対の端子間電圧V1が前記第2端子対の端子間電圧V2より高く(V1>V2)、前記第2端子対に接続された蓄電池から前記第1端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第1端子対の負極側に接続される前記第4端子対の一端を負極、他端を正極とし、前記第3端子対を入力端子、前記第4端子対を出力端子として機能させる、第3の構成、または、
前記第1端子対の端子間電圧V1が前記第2端子対の端子間電圧V2より低く(V1<V2)、前記第2端子対に接続された蓄電池から前記第1端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第1端子対の負極側に接続される前記第4端子対の一端を正極、他端を負極とし、前記第3端子対を出力端子、前記第4端子対を入力端子として機能させる、第4の構成、
の何れかの構成を有する請求項1に記載の変換装置。 The terminal voltage V1 of the first terminal pair is lower than the terminal voltage V2 of the second terminal pair (V1 <V2), and the storage battery connected to the first terminal pair is connected to the second terminal pair. In the conversion circuit, one end of the fourth terminal pair connected to the negative electrode side of the first terminal pair is a positive electrode, the other end is a negative electrode, and the third terminal pair is an input terminal. , The first configuration, which causes the fourth terminal pair to function as an output terminal.
The terminal voltage V1 of the first terminal pair is higher than the terminal voltage V2 of the second terminal pair (V1> V2), and the storage battery connected to the first terminal pair is connected to the second terminal pair. In the conversion circuit, one end of the fourth terminal pair connected to the negative electrode side of the first terminal pair is a negative electrode, the other end is a positive electrode, and the third terminal pair is an output terminal. , A second configuration in which the fourth terminal pair functions as an input terminal,
The terminal voltage V1 of the first terminal pair is higher than the terminal voltage V2 of the second terminal pair (V1> V2), and the storage battery connected to the second terminal pair is connected to the first terminal pair. In the conversion circuit, one end of the fourth terminal pair connected to the negative electrode side of the first terminal pair is a negative electrode, the other end is a positive electrode, and the third terminal pair is an input terminal. , A third configuration, or a third configuration in which the fourth terminal pair functions as an output terminal.
The terminal voltage V1 of the first terminal pair is lower than the terminal voltage V2 of the second terminal pair (V1 <V2), and the storage battery connected to the second terminal pair is connected to the first terminal pair. In the conversion circuit, one end of the fourth terminal pair connected to the negative electrode side of the first terminal pair is a positive electrode, the other end is a negative electrode, and the third terminal pair is an output terminal. , A fourth configuration in which the fourth terminal pair functions as an input terminal,
The conversion device according to claim 1, which has any of the above configurations.
前記突入電流抑制手段が、接続しようとする被接続端子対と接続しようとする接続蓄電池との間に配置されたスイッチ機構であり、前記変換回路において前記被接続端子対の端子間電圧を前記接続蓄電池の出力電圧に一致するよう制御した後、前記スイッチ機構をオン状態にする、第1の構成、
前記突入電流抑制手段が、前記接続蓄電池に流れる電流を計測する電流計と、前記電流計の計測値が漸増または漸減するよう前記変換回路をフィードバック制御するフィードバック回路と、を有する、第2の構成、または、
前記突入電流抑制手段が、前記変換装置同様の直流電力変換装置であり、前記直流電力変換装置と前記接続蓄電池との直列接続電圧が前記被接続端子対の端子間電圧と一致するよう前記直流電力変換装置を制御する、第3の構成、
の何れかの構成を有する請求項1または請求項2に記載の変換装置。 Further having an inrush current suppressing means for suppressing an inrush current that may occur when the storage battery is connected to the first terminal pair or the second terminal pair.
The inrush current suppressing means is a switch mechanism arranged between the connected terminal pair to be connected and the connected storage battery to be connected, and the terminal voltage of the connected terminal pair is connected in the conversion circuit. The first configuration, in which the switch mechanism is turned on after being controlled to match the output voltage of the storage battery,
A second configuration in which the inrush current suppressing means includes an ammeter that measures the current flowing through the connected storage battery, and a feedback circuit that feedback-controls the conversion circuit so that the measured value of the ammeter gradually increases or decreases. ,or,
The inrush current suppressing means is a DC power conversion device similar to the conversion device, and the DC power is such that the series connection voltage between the DC power conversion device and the connected storage battery matches the terminal voltage of the connected terminal pair. A third configuration that controls the converter,
The conversion device according to claim 1 or 2, which has any of the above configurations.
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の変換装置。 The conversion device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first terminal pair or the second terminal pair connects a plurality of storage batteries connected in parallel to each other.
前記突入電流抑制手段が、追加しようとする被接続端子対と追加しようとする接続蓄電池との間に配置されたスイッチ機構であり、前記変換回路において前記被接続端子対の端子間電圧を前記接続蓄電池の出力電圧に一致するよう制御した後、前記スイッチ機構をオン状態にする、第1の構成、または、
前記突入電流抑制手段が、前記変換装置同様の直流電力変換装置であり、前記直流電力変換装置と前記接続蓄電池との直列接続電圧が前記被接続端子対の端子間電圧と一致するよう前記直流電力変換装置を制御する、第2の構成、
の何れかの構成を有する請求項4に記載の変換装置。 Further, it has an inrush current suppressing means for suppressing an inrush current that may occur when one of the plurality of storage batteries is added corresponding to each of the plurality of storage batteries.
The inrush current suppressing means is a switch mechanism arranged between the connected terminal pair to be added and the connected storage battery to be added, and the terminal voltage of the connected terminal pair is connected in the conversion circuit. After controlling to match the output voltage of the storage battery, the switch mechanism is turned on, the first configuration, or
The inrush current suppressing means is a DC power conversion device similar to the conversion device, and the DC power is such that the series connection voltage between the DC power conversion device and the connected storage battery matches the terminal voltage of the connected terminal pair. A second configuration that controls the converter,
The conversion device according to claim 4, which has any of the above configurations.
前記電力量計の計測値が所定の値に達したときに出力される電力量がゼロになるよう前記変換回路を制御する制御装置と、をさらに有する
請求項1から請求項5の何れか一項に記載の変換装置。 A watt-hour meter that measures the amount of power output from the first terminal pair or the second terminal pair,
Any one of claims 1 to 5, further comprising a control device that controls the conversion circuit so that the amount of power output when the measured value of the watt-hour meter reaches a predetermined value becomes zero. The converter described in the section.
請求項6に記載の変換装置。 The conversion device according to claim 6, wherein the control device outputs billing information according to the amount of output power.
前記第1端子対または前記第2端子対に接続された単一または複数の蓄電池と、を有する蓄電モジュール。 The conversion device according to any one of claims 1 to 7.
A power storage module having a single or a plurality of storage batteries connected to the first terminal pair or the second terminal pair.
請求項8に記載の蓄電モジュールと、を有し、
余剰電力を前記蓄電モジュールに蓄電し、不足電力を前記蓄電モジュールから供給する電力供給システム。 A DC power distribution device that supplies DC power from a DC power supply to a DC load,
The power storage module according to claim 8 is provided.
A power supply system that stores surplus power in the power storage module and supplies insufficient power from the power storage module.
前記直流配電装置からの直流電力を単一または複数の蓄電池に移動するための変換装置と、を有し、
前記変換装置が、
前記直流配電装置からの直流電力を受電する第1端子対と、
前記単一または複数の蓄電池に接続される第2端子対と、
第3端子対および第4端子対を有し、前記第3端子対および前記第4端子対の一方の端子対に入力された直流電力を他方の端子対に電圧または電流を制御して直流出力する絶縁型の変換回路と、を有し、
前記第2端子対と前記第3端子対とが並列接続され、
前記第1端子対と前記第4端子対とが直列接続され、
前記直列接続された前記第1端子対および前記第4端子対と前記第2端子対とが並列接続されている
電力供給システム。 A DC power distribution device that supplies DC power from a DC power supply to a DC load,
It has a conversion device for transferring DC power from the DC distribution device to a single or a plurality of storage batteries, and has.
The conversion device
A first terminal pair that receives DC power from the DC distribution device,
A second terminal pair connected to the single or multiple storage batteries,
It has a third terminal pair and a fourth terminal pair, and outputs DC power input to one terminal pair of the third terminal pair and the fourth terminal pair by controlling the voltage or current to the other terminal pair. With an isolated conversion circuit,
The second terminal pair and the third terminal pair are connected in parallel, and the second terminal pair is connected in parallel.
The first terminal pair and the fourth terminal pair are connected in series, and the first terminal pair is connected in series.
A power supply system in which the first terminal pair, the fourth terminal pair, and the second terminal pair connected in series are connected in parallel.
前記直流配電装置が、直流電源からの直流電力に加えて前記交流直流変換装置からの直流電力を配電する
請求項9または請求項10に記載の電力供給システム。 It also has an AC-DC converter that receives commercial AC power and converts the received AC power into DC power.
The power supply system according to claim 9 or 10, wherein the DC distribution device distributes DC power from the AC / DC conversion device in addition to DC power from the DC power source.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2020126859A JP2022023722A (en) | 2020-07-27 | 2020-07-27 | Conversion device, power storage module, and power supply system |
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JP2020126859A JP2022023722A (en) | 2020-07-27 | 2020-07-27 | Conversion device, power storage module, and power supply system |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2024082219A1 (en) * | 2022-10-20 | 2024-04-25 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Energy storage system and control method therefor |
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2020
- 2020-07-27 JP JP2020126859A patent/JP2022023722A/en active Pending
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WO2024082219A1 (en) * | 2022-10-20 | 2024-04-25 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Energy storage system and control method therefor |
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