JP2022521589A - バッテリーバンク制御装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、複数のバッテリーラック（ｂａｔｔｅｒｙ ｒａｃｋ）が並列に連結されているバッテリーバンク（ｂａｔｔｅｒｙ ｂａｎｋ）のパワーリミット（ｐｏｗｅｒ ｌｉｍｉｔ）値を設定する装置であって、前記複数のバッテリーラックのそれぞれのバッテリーラックの電圧を測定する電圧測定部、前記それぞれのバッテリーラックの電圧に基づいて算出されたＳＯＣによる第１パワーリミット値を前記それぞれのバッテリーラックに対して算出する第１パワーリミット算出部、前記複数のバッテリーラックの容量情報に基づいてそれぞれのバッテリーラックの容量比を算出する容量比算出部、前記それぞれのバッテリーラックの前記容量比と前記第１パワーリミット値を用いて第２パワーリミット値を算出する第２パワーリミット算出部、及び、前記それぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値を用いてバッテリーバンクパワーリミット値を算出するバッテリーバンクパワーリミット算出部を含むバッテリーバンク制御装置を含む。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１９年３月２１日付韓国特許出願第１０－２０１９－００３２４３０号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されている全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、バッテリーバンク制御装置及び方法に関する。
最近、二次電池に対する研究と開発が活発になされている。ここで、二次電池は、充放電が可能な電池であって、従来のＮｉ／Ｃｄ電池、Ｎｉ／ＭＨ電池などと最近のリチウムイオン電池を全て含む意味である。二次電池のうちリチウムイオン電池は、従来のＮｉ／Ｃｄ電池、Ｎｉ／ＭＨ電池などに比べてエネルギー密度が遥かに高いという長所がある。また、リチウムイオン電池は、小型、軽量に製作することができるので、移動機器の電源として用いられる。さらに、リチウムイオン電池は、電気自動車の電源として使用範囲が拡張され、次世代エネルギーの貯蔵媒体として注目を受けている。
また、二次電池は、一般的に複数個のバッテリーセルが直列及び／又は並列に連結されたバッテリーモジュールを含むバッテリーパックとして用いられる。そして、バッテリーパックは、バッテリー管理システムにより状態及び動作が管理及び制御される。
一方、このような複数のバッテリーモジュールが直列／並列に連結されてバッテリーラックをなし、また複数のバッテリーラックが並列に連結されてバッテリーバンクをなす。このようなバッテリーバンクは、ＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ）として用いられ得る。このようなＥＳＳのうちグリッド（Ｇｒｉｄ）向けＥＳＳは、事業の特性上、性能保証の期間が長い場合が多い。よって、ＥＳＳ内にバッテリーラックのうち１つが故障するか、バッテリー容量の不足でバッテリーラックを追加する場合が発生する。このようにバッテリーラックを追加すると、既存のバッテリーラックと新たに追加されたバッテリーラックの時間的間隙でバージョンが異なることもあり、これによる容量の差によって出力電流分配の不均衡が発生するようになる。また、従来のバッテリーバンクパワーリミット（ｂａｔｔｅｒｙ ｂａｎｋ ｐｏｗｅｒ ｌｉｍｉｔ）ロジックにより算出されたバッテリーバンクパワーリミット値は、バッテリーラック間の出力電流分配の不均衡分配で過充電（ｏｖｅｒ ｐｏｗｅｒ）の問題が発生することがあった。
本発明は、ＥＳＳで新しいバッテリーラックが追加されるか、既存のバッテリーラックのうち一部のバッテリーラックが劣化して発生するバッテリーラック間の出力電流分配の不均衡を解消することで、最大出力を効率的に向上させることにその目的がある。
本発明の一実施形態に係るバッテリーバンク制御装置は、複数のバッテリーラック（ｂａｔｔｅｒｙ ｒａｃｋ）が並列に連結されているバッテリーバンク（ｂａｔｔｅｒｙ ｂａｎｋ）のパワーリミット（ｐｏｗｅｒ ｌｉｍｉｔ）値を設定する装置であって、前記複数のバッテリーラックのそれぞれのバッテリーラックの電圧を測定する電圧測定部、前記それぞれのバッテリーラックの電圧に基づいて算出されたＳＯＣによる第１パワーリミット値を、前記それぞれのバッテリーラックに対して算出する第１パワーリミット算出部、前記複数のバッテリーラックの容量情報に基づいてそれぞれのバッテリーラックの容量比を算出する容量比算出部、前記それぞれのバッテリーラックの前記容量比と前記第１パワーリミット値を用いて第２パワーリミット値を算出する第２パワーリミット算出部、及び、前記それぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値を用いてバッテリーバンクパワーリミット値を算出するバッテリーバンクパワーリミット算出部を含む。
本発明の一実施形態に係るバッテリーバンク制御装置は、前記それぞれのバッテリーラックの電圧に基づいてそれぞれのバッテリーラックのＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部をさらに含む。
本発明の一実施形態に係るバッテリーバンク制御装置において、前記それぞれのバッテリーラックのＳＯＣは実時間で変化する値であり、これにより前記バッテリーバンクパワーリミット値も実時間で変化する値である。
本発明の一実施形態に係るバッテリーバンク制御装置は、前記複数のバッテリーラックのそれぞれのバッテリーラックの温度を測定する温度測定部をさらに含み、前記それぞれのバッテリーラックのＳＯＣを算出するとき前記それぞれのバッテリーラックの温度を用いる。
本発明の一実施形態に係るバッテリーバンク制御装置において、前記第２パワーリミット算出部は、前記それぞれのバッテリーラックの第１パワーリミット値を当該バッテリーラックに対する前記容量比で割って前記第２パワーリミット値を算出する。
本発明の一実施形態に係るバッテリーバンク制御装置において、前記バッテリーバンクパワーリミット算出部は、前記それぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値のうち最も小さな値を前記バッテリーバンクパワーリミット値として算出する。
本発明の一実施形態に係るバッテリーバンク制御方法は、複数のバッテリーラックが並列に連結されているバッテリーバンクのパワーリミットを設定する方法であって、前記複数のバッテリーラックのそれぞれのバッテリーラックの電圧を測定する段階、前記それぞれのバッテリーラックの電圧に基づいて算出されたＳＯＣによる第１パワーリミット値を前記それぞれのバッテリーラックに対して算出する段階、前記複数のバッテリーラックの容量情報に基づいてそれぞれのバッテリーラックの容量比を算出する段階、前記それぞれのバッテリーラックの前記容量比と前記第１パワーリミット値を用いて第２パワーリミット値を算出する段階、及び、前記それぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値を用いてバッテリーバンクパワーリミット値を算出する段階を含む。
本発明の一実施形態に係るバッテリーバンク制御方法は、前記それぞれのバッテリーラックのＳＯＣは実時間で変化する値であり、これにより前記バッテリーバンクパワーリミット値も実時間で変化する値である。
本発明の一実施形態に係るバッテリーバンク制御方法は、前記それぞれのバッテリーラックの温度を測定する段階をさらに含み、前記それぞれのバッテリーラックのＳＯＣを算出するとき前記それぞれのバッテリーラックの温度を用いる。
本発明の一実施形態に係るバッテリーバンク制御方法の前記第２パワーリミット値を算出する段階において、前記それぞれのバッテリーラックの第１パワーリミット値を当該バッテリーラックに対する前記容量比で割って算出する。
本発明の一実施形態に係るバッテリーバンク制御方法のバッテリーバンクパワーリミット値を算出する段階において、前記それぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値のうち最も小さな値をバンクパワーリミット値として算出する。
本発明は、バッテリーラック間の容量比を用いてバッテリーバンクのパワーリミット値を設定してフル出力使用が可能であるという効果がある。
本発明の一実施形態に係るバッテリーバンクパワーリミット（Ｂａｔｔｅｒｙ ｂａｎｋ ｐｏｗｅｒ ｌｉｍｉｔ）算出装置を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るバッテリーバンクパワーリミット算出装置を示す図である。 バッテリーセルの例示的な容量、エネルギー値を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るバンクパワーリミット算出部により算出される第１パワーリミット値を導出するグラフである。 バッテリーラックの連結状態による従来のバンクパワーリミット算出方法を示す図である。 既存のバンクパワーリミット算出ロジック（既存のロジック）を用いて算出されたＳＯＣによるバンクパワーリミットグラフと、本発明に係るバンクパワーリミット算出ロジック（新規のロジック）を用いて算出されたＳＯＣによるバンクパワーリミットグラフとが示されている図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーバンクパワーリミット算出方法のフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係るバッテリーバンクパワーリミット算出方法のフローチャートである。
以下、本発明の多様な実施形態が図を参照して記載される。しかし、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の実施形態の多様な変更（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、均等物（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）、及び／又は代替物（ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ）を含むものと理解されなければならない。図の説明に関し、類似の構成要素に対しては類似の参照符号が用いられ得る。
本文書で使用された用語は、ただ特定の実施形態を説明するために用いられたものであり、他の実施形態の範囲を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なる意味を有しない限り、複数の表現を含むことができる。技術的かつ科学的な用語をはじめ、ここで用いられる全ての用語は、本発明の技術分野で通常の知識を有する者により一般的に理解されるものと同一の意味を有することができる。一般的に使用される辞典に定義された用語は、関連技術の文脈上有する意味と同一又は類似の意味を有するものと解釈されてよく、本文書において明白に定義されない限り、理想的であるか過度に形式的な意味に解釈されない。場合により、本文書で定義された用語であるとしても、本発明の実施形態を排除するように解釈され得ない。
また、本発明の実施形態の構成要素を説明するのに際し、第１、第２、Ａ、Ｂ、(ａ）、（ｂ）などの用語を使用することがある。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語により当該構成要素の本質や順番又は手順などが限定されない。ある構成要素が他の構成要素に『連結』、『結合』又は『接続』されると記載された場合、その構成要素は、その他の構成要素に直接的に連結されるか接続されてもよいが、各構成要素の間にまた他の構成要素が『連結』、『結合』又は『接続』されてもよいと理解されなければならない。
図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリーバンクパワーリミット（Ｂａｔｔｅｒｙ ｂａｎｋ ｐｏｗｅｒ ｌｉｍｉｔ）算出装置１０を示す図である。バッテリーバンクパワーリミット算出装置１０は、バッテリーバンク制御装置ともいう。
バッテリーバンクパワーリミット算出装置１０は、電圧測定部１００、温度測定部１０２、ＳＯＣ算出部１０４、第１パワーリミット算出部１０６、容量比算出部１０８、第２パワーリミット算出部１１０、バッテリーバンクパワーリミット算出部１１２、及び伝送部１１４を含む。
バッテリーバンクは、複数のバッテリーラック４０～４４が並列に連結されている。それぞれのバッテリーラックは同種であってもよく、異種であってもよい。又は、それぞれのバッテリーラックが同種である場合にも、寿命が異なる場合であってもよい。
電圧測定部１００は、それぞれのバッテリーラック４０～４４の電圧を実時間で測定する。電圧測定部１００で測定されたそれぞれのバッテリーラックの電圧は、ＳＯＣ算出部１０４に伝送される。本発明の一実施形態では電圧測定部１００が含まれるが、電圧測定部１００の代わりに電流測定部を含んでも構わない。
電流測定部が含まれると、電流測定部が測定した各バッテリーラックの電流値をＳＯＣ算出部１０４に伝送することができる。
温度測定部１０２は、複数のバッテリーラックのそれぞれの温度を実時間で測定する。温度測定部１０２は、例えばサーミスタであってよい。温度測定部１０２は、測定されたそれぞれのバッテリーラックの温度値をＳＯＣ算出部１０４に伝送する。これは、バッテリー容量の温度の影響も受けるため、バッテリーの残存容量の算出時にバッテリーの実時間測定温度値も反映することができる。
ＳＯＣ算出部１０４は、電圧測定部１００から測定されたそれぞれのバッテリーラック４０～４４の電圧値を受信する。また、ＳＯＣ算出部１０４は、温度測定部１０２から測定されたそれぞれのバッテリーラック４０～４４の温度値を受信する。
ＳＯＣ算出部１０４は、受信されたそれぞれのバッテリーラック４０～４４の電圧値を用いてそれぞれのバッテリーラック４０～４４のＳＯＣ値を算出する。このとき、バッテリーの電圧は、バッテリーの温度に多くの影響を受けるため、バッテリー電圧を用いてＳＯＣを算出するとき、バッテリー温度値も考慮して算出することができる。
また、電圧測定部１００の代わりに電流測定部を含んでも構わない。このとき、電流測定部は、それぞれのバッテリーラック４０～４４の電流値をＳＯＣ算出部１０４に伝送することができる。次いで、電流測定部からそれぞれのバッテリーラック４０～４４の電流値を受信したＳＯＣ算出部１０４は、それぞれのバッテリーラック４０～４４の電流値を一定時間に対して積分し、それぞれのバッテリーラック４０～４４に対するＳＯＣ値を算出することもできる。
但し、バッテリーラックの電圧又は電流を測定してＳＯＣを算出する方法を前述したが、他の化学的方法又は圧力測定方法などの、ＳＯＣを算出することができる方法で代替が可能である。
第１パワーリミット算出部１０６は、ＳＯＣ算出部１０４からそれぞれのバッテリーラック４０～４４のＳＯＣ値を受信する。第１パワーリミット算出部１０６は、それぞれのバッテリーラック４０～４４のＳＯＣ値によるパワーリミット値を算出する。第１パワーリミット算出部１０６は、算出されたそれぞれのバッテリーラック４０～４４のＳＯＣ値による第１パワーリミット値を算出する。ＳＯＣ値による第１パワーリミット値は、当該バッテリーラックのＳＯＣによる充電電力と放電電力のうち最小値に該当する。ここで、充／放電パワーリミット値は、ＳＯＣにより提案されてよい。例えば、ＳＯＣ５０％時には充電パワーリミットは１００ｋＷであり、放電パワーリミットは１００ｋＷであってよく、ＳＯＣ１００％時には充電パワーリミットは０ｋＷであり、放電パワーリミットは１００ｋＷであってよく、ＳＯＣ０％時には充電パワーリミットは１００ｋＷであり、放電パワーリミットは０ｋＷであってよい。
第１パワーリミット算出部１０６は、算出されたそれぞれのバッテリーラック４０～４４の第１パワーリミット値を第２パワーリミット算出部１１０に伝送する。
容量比算出部１０８は、複数のバッテリーラックの全体容量に対する当該バッテリーラックの容量の比率を算出する。すなわち、複数のバッテリーラックのそれぞれの容量情報に基づいて当該バッテリーラックの容量の比率を算出する。容量比算出部１０８は、複数のバッテリーラックのそれぞれの全体バッテリーラックの容量に対する当該バッテリーラックの容量の比率を全て算出する。例えば、容量比算出部１０８がバッテリーラックの容量の比率を算出するために必要なＳＯＨ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｈｅａｌｔｈ）及び容量に関する情報などは、バッテリー管理システム（ＢＭＳ）（図示省略）に格納されていてよい。容量比算出部１０８は、算出されたそれぞれのバッテリーラックの容量比を第２パワーリミット算出部１１０に伝送する。
第２パワーリミット算出部１１０は、第１パワーリミット算出部１０６からそれぞれのバッテリーラック４０～４４の第１パワーリミット値を受信する。また、第２パワーリミット算出部１１０は、容量比算出部１０８からそれぞれのバッテリーラック４０～４４の容量比を受信する。
第２パワーリミット算出部１１０は、それぞれのバッテリーラックの第１パワーリミット値を当該バッテリーラックの容量比で割る。すなわち、第２パワーリミット算出部１１０は、それぞれのバッテリーラックの第１パワーリミット値を当該バッテリーラックの容量比で割った値をそれぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値として算出する。
第２パワーリミット算出部１１０は、算出されたそれぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値をバンクパワーリミット算出部１１２に伝送する。
バンクパワーリミット算出部１１２は、第２パワーリミット算出部１１０からそれぞれのバッテリーラック４０～４４の第２パワーリミット値を受信する。
バンクパワーリミット算出部１１２は、受信したそれぞれの第２パワーリミット値のうち最も小さな値をバンクパワーリミット値として算出する。
バンクパワーリミット算出部１１２が算出したバンクパワーリミット値を伝送部１１４に伝送すると、伝送部１１４は、バンクパワーリミット値をＰＣＳ（電力変換器）制御部３０に伝送する。
伝送部１１４からバンクパワーリミット値を受信したＰＣＳ制御部３０は、受信したバンクパワーリミット値に基づいてＰＣＳ２０を制御する。
図２は、本発明の他の実施形態に係るバッテリーバンクパワーリミット算出装置１１を示す図である。
本発明の他の実施形態に係るバッテリーバンクパワーリミット算出装置１１は、受信部２００、第１パワーリミット算出部２０６、容量比算出部２０８、第２パワーリミット算出部２１０、バンクパワーリミット算出部２１２、及び伝送部２１４を含む。
それぞれのバッテリーラックには、それぞれのバッテリーラックを制御又は監視するバッテリー管理システムが連結される。それぞれのバッテリー管理システム５０～５４は、当該バッテリー管理システムが連結されているバッテリーラック内のそれぞれのバッテリーセルの電圧又は電流を測定し、それぞれのバッテリーセルのＳＯＣによるパワーリミットを算出する。また、それぞれのバッテリー管理システム５０～５４は、当該バッテリーラックに含まれているバッテリーセルの実時間ＳＯＣによるパワーリミット値をバッテリーバンクパワーリミット算出装置１１に伝送する。
受信部２００は、それぞれのバッテリー管理システム５０～５４から、当該バッテリー管理システムが連結されたバッテリーラック内の複数のバッテリーセルそれぞれの実時間ＳＯＣによるパワーリミット値を受信する。受信部２００は、受信されたそれぞれのバッテリーラック内のバッテリーセルの実時間ＳＯＣによるパワーリミット値を第１パワーリミット算出部２０６に伝送する。
第１パワーリミット算出部２０６は、受信部２００からそれぞれのバッテリーラック内の複数のバッテリーセルそれぞれの実時間ＳＯＣによるパワーリミット値を受信する。第１パワーリミット算出部２０６は、受信されたそれぞれのバッテリーラック内の複数のバッテリーセルそれぞれの実時間ＳＯＣによるパワーリミット値を用いて当該バッテリーラック内のバッテリーセルのパワーリミット値のうち最も小さな値を当該バッテリーラックのパワーリミット値として算出する。第１パワーリミット算出部２０６は、当該バッテリーラックのパワーリミットを当該バッテリーラックの第１パワーリミットとして算出する。
第１パワーリミット算出部２０６は、それぞれのバッテリーラックに対して算出された第１パワーリミット値を第２パワーリミット算出部２１０に伝送する。
容量比算出部２０８は、複数のバッテリーラックの全体容量に対する当該バッテリーラックの容量の比率を算出する。容量比算出部２０８は、複数のバッテリーラックのそれぞれの全体バッテリーラックの容量に対する当該バッテリーラックの容量比を全て算出する。例えば、容量比算出部２０８がバッテリーラックの容量の比率を算出するために必要なＳＯＨ及び容量に関する情報などは、バッテリー管理システム５０～５４にそれぞれ格納されていてよい。容量比算出部２０８は、算出されたそれぞれのバッテリーラックの容量比を第２パワーリミット算出部２１０に伝送する。
第２パワーリミット算出部２１０は、第１パワーリミット算出部２０６からそれぞれのバッテリーラック４０～４４の第１パワーリミット値を受信する。また、第２パワーリミット算出部２１０は、容量比算出部２０８からそれぞれのバッテリーラック４０～４４の容量比を受信する。
第２パワーリミット算出部２１０は、それぞれのバッテリーラックの第１パワーリミットを当該バッテリーラックの容量比で割る。第２パワーリミット算出部２１０は、それぞれのバッテリーラックの第１パワーリミットを当該バッテリーラックの容量比で割った値をそれぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値として算出する。
第２パワーリミット算出部２１０は、算出されたそれぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値をバンクパワーリミット算出部２１２に伝送する。
バンクパワーリミット算出部２１２は、第２パワーリミット算出部２１０からそれぞれのバッテリーラック４０～４４の第２パワーリミット値を受信する。
バンクパワーリミット算出部２１２は、受信したそれぞれの第２パワーリミット値のうち最も小さな値をバンクパワーリミット値として算出する。
バンクパワーリミット算出部２１２が算出したバンクパワーリミット値を伝送部２１４に伝送すると、伝送部２１４は、バンクパワーリミット値をＰＣＳ制御部３０に伝送する。
伝送部２１４からバンクパワーリミット値を受信したＰＣＳ制御部３０は、受信したバンクパワーリミット値に基づいてＰＣＳ２０を制御する。
図３ａは、バッテリーセルの例示的な容量、エネルギー値を示す図である。
また、図３ｂは、本発明の他の実施形態に係るバンクパワーリミット算出部２１２により算出される第１パワーリミット値を導出するグラフである。
図３ａに示されている表のように、バッテリーセルごとに固有物性が異なるため、その容量とエネルギーも異なるようになる。
これにより、図３ｂに示されているグラフのように、バッテリーセル別にＳＯＣによるパワーリミット値も変わる。このとき、例えば、バッテリーセルＪＰ１とバッテリーセルＪＰ３を含むバッテリーラックのパワーリミットは、それぞれのバッテリーセルのパワーリミットのうち最小値を点線で表示したグラフである。図２の本発明の他の実施形態に係るバッテリーバンクパワーリミット算出装置１１の第１パワーリミットは、図３ｂに示されているグラフの点線に該当する値であるパワーリミット値を求める方式で求めることができる。
図４は、バッテリーラックの連結状態による従来のバンクパワーリミット算出方法を示す図である。
図４は、従来のバンクパワーリミット算出方法であって、それぞれのバッテリーラックのパワーリミットが、例えば、２２５ｋＷであり、それぞれの入力電力は２００ｋＷで、それぞれのバッテリーラックのパワーリミット内の電力が印加され、全てのバッテリーラックが正常状態である。したがって、全てのバッテリーラックがバッテリーバンクに連結状態なので、バッテリーラックの個数をバッテリーラックのパワーリミット値に乗じてバンクパワーリミットを算出する。
図５を参照すれば、既存のバンクパワーリミット算出ロジック（既存のロジック）を用いて算出されたＳＯＣによるバンクパワーリミットグラフと、本発明によるバンクパワーリミット算出ロジック（新規のロジック）を用いて算出されたＳＯＣによるバンクパワーリミットグラフとが示されている。
この場合、既存のバンクパワーリミット算出ロジック（容量の考慮なく同一のパワーリミット値にバッテリーラックの個数を乗ずるロジック）を用いて算出されたＳＯＣによるバンクパワーリミットは、それぞれのバッテリーラックの種類が異なるか容量が異なる場合を考慮せずに算出されるので、一定のＳＯＣ区間では過充電の問題が発生していた。
一方、本発明によるバンクパワーリミット算出ロジックを用いて算出されたＳＯＣによるバンクパワーリミットは、それぞれのバッテリーラックの種類と容量を考慮して算出され設定されるので、出力分配が均衡をなすようになって過充電の問題を解消しながら最大の出力を出すことができる。
図６は、本発明の一実施形態に係るバッテリーバンクパワーリミット算出方法のフローチャートである。
バッテリーバンクは、複数のバッテリーラック４０～４４が並列に連結されている。それぞれのバッテリーラックは、同種であってもよく、異種であってもよい。又は、それぞれのバッテリーラックが同種である場合にも、寿命が異なる場合であってもよい。
電圧測定部１００は、それぞれのバッテリーラック４０～４４の電圧を実時間で測定する（Ｓ６００）。電圧測定部１００で測定されたそれぞれのバッテリーラックの電圧は、ＳＯＣ算出部１０４に伝送される。本発明の一実施形態では電圧測定部１００が含まれるが、電圧測定部１００の代わりに電流測定部を含んでも構わない。
ＳＯＣ算出部１０４は、電圧測定部１００から測定されたそれぞれのバッテリーラック４０～４４の電圧値を受信する。ＳＯＣ算出部１０４は、受信されたそれぞれのバッテリーラック４０～４４の電圧値を用いてそれぞれのバッテリーラック４０～４４のＳＯＣ値を算出する（Ｓ６０２）。このとき、バッテリーの電圧は、バッテリーの温度に多くの影響を受けるので、バッテリー電圧を用いてＳＯＣを算出するとき、バッテリーの温度値も考慮して算出することができる。
第１パワーリミット算出部１０６は、ＳＯＣ算出部１０４からそれぞれのバッテリーラック４０～４４のＳＯＣ値を受信する。第１パワーリミット算出部１０６は、それぞれのバッテリーラック４０～４４のＳＯＣ値によるパワーリミット値を算出する。第１パワーリミット算出部１０６は、算出されたそれぞれのバッテリーラック４０～４４のＳＯＣ値による第１パワーリミット値を算出する（Ｓ６０４）。第１パワーリミット算出部１０６は、算出されたそれぞれのバッテリーラック４０～４４の第１パワーリミット値を第２パワーリミット算出部１１０に伝送する。
容量比算出部１０８は、複数のバッテリーラックの全体容量に対する当該バッテリーラックの容量の比率を算出する（Ｓ６０６）。容量比算出部１０８は、複数のバッテリーラックのそれぞれの全体バッテリーラックの容量に対する当該バッテリーラックの容量の比率を全て算出する。容量比算出部１０８は、算出されたそれぞれのバッテリーラックの容量比を第２パワーリミット算出部１１０に伝送する。
第２パワーリミット算出部１１０は、第１パワーリミット算出部１０６からそれぞれのバッテリーラック４０～４４の第１パワーリミット値を受信する。また、第２パワーリミット算出部１１０は、容量比算出部１０８からそれぞれのバッテリーラック４０～４４の容量比を受信する。
第２パワーリミット算出部１１０は、第１パワーリミット値と当該バッテリーラックの容量比を用いて第２パワーリミット値を算出する（Ｓ６０８）。具体的に、第２パワーリミット算出部１１０は、それぞれのバッテリーラックの第１パワーリミットを当該バッテリーラックの容量比で割る。すなわち、第２パワーリミット算出部１１０は、それぞれのバッテリーラックの第１パワーリミットを当該バッテリーラックの容量比で割った値をそれぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値として算出する。
第２パワーリミット算出部１１０は、算出されたそれぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値をバンクパワーリミット算出部１１２に伝送する。
バンクパワーリミット算出部１１２は、第２パワーリミット算出部１１０からそれぞれのバッテリーラック４０～４４の第２パワーリミット値を受信する。
バンクパワーリミット算出部１１２は、第２パワーリミット値を用いてバッテリーバンクパワーリミット値を算出する（Ｓ６１０）。具体的に、バンクパワーリミット算出部１１２は、受信したそれぞれの第２パワーリミット値のうち最も小さな値をバンクパワーリミット値として算出する。
バンクパワーリミット算出部１１２が算出したバンクパワーリミット値を伝送部１１４に伝送すると、伝送部１１４は、バンクパワーリミット値をＰＣＳ（電力変換器）制御部３０に伝送する。
伝送部１１４からバンクパワーリミット値を受信したＰＣＳ制御部３０は、受信したバンクパワーリミット値に基づいてＰＣＳを制御する。
図７は、本発明の他の実施形態に係るバッテリーバンクパワーリミット算出方法のフローチャートである。
それぞれのバッテリーラックには、それぞれのバッテリーラックを制御又は監視するバッテリー管理システムが連結される。それぞれのバッテリー管理システム５０～５４は、当該バッテリー管理システムが連結されているバッテリーラック内のそれぞれのバッテリーセルの電圧又は電流を測定することにより、それぞれのバッテリーセルのＳＯＣによるパワーリミットを算出する。また、それぞれのバッテリー管理システム５０～５４は、当該バッテリーラックに含まれているバッテリーセルの実時間ＳＯＣによるパワーリミット値をバッテリーバンクパワーリミット算出装置１１に伝送する。
受信部２００は、それぞれのバッテリー管理システム５０～５４から当該バッテリー管理システムが連結されたバッテリーラック内のバッテリーセルの実時間ＳＯＣによるパワーリミット値を受信する（Ｓ７００）。受信部２００は、受信されたそれぞれのバッテリーラック内のバッテリーセルの実時間ＳＯＣによるパワーリミット値を第１パワーリミット算出部２０６に伝送する。
第１パワーリミット算出部２０６は、受信したそれぞれのバッテリーラック内のバッテリーセルの実時間ＳＯＣによるパワーリミット値を用いて当該バッテリーラック内のバッテリーセルのパワーリミット値のうち最も小さな値を当該バッテリーラックのパワーリミット値として算出する（Ｓ７０２）。第１パワーリミット算出部２０６は、それぞれのバッテリーラックに対して算出された第１パワーリミット値を第２パワーリミット算出部２１０に伝送する。
容量比算出部２０８は、複数のバッテリーラックの全体容量に対する当該バッテリーラックの容量の比率を算出する。容量比算出部２０８は、複数のバッテリーラックのそれぞれの全体バッテリーラックの容量に対する当該バッテリーラックの容量の比率を全て算出する。容量比算出部２０８は、算出されたそれぞれのバッテリーラックの容量比を第２パワーリミット算出部２１０に伝送する。
第２パワーリミット算出部２１０は、第１パワーリミット算出部２０６からそれぞれのバッテリーラック４０～４４の第１パワーリミット値を受信する。また、第２パワーリミット算出部２１０は、容量比算出部２０８からそれぞれのバッテリーラック４０～４４の容量比を受信する。
第２パワーリミット算出部２１０は、それぞれのバッテリーラックの第１パワーリミット値と当該バッテリーラックの容量比を用いて第２パワーリミット値を算出する（Ｓ７０６）。
具体的に、第２パワーリミット算出部２１０は、それぞれのバッテリーラックの第１パワーリミットを当該バッテリーラックの容量比で割る。第２パワーリミット算出部２１０は、それぞれのバッテリーラックの第１パワーリミットを当該バッテリーラックの容量比で割った値をそれぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値として算出する。第２パワーリミット算出部２１０は、算出されたそれぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値をバンクパワーリミット算出部２１２に伝送する。
バンクパワーリミット算出部２１２は、第２パワーリミット値を用いてバッテリーバンクパワーリミット値を算出する（Ｓ７０８）。具体的に、バンクパワーリミット算出部２１２は、受信したそれぞれの第２パワーリミット値のうち最も小さな値をバンクパワーリミット値として算出する。
バンクパワーリミット算出部２１２が算出したバンクパワーリミット値を伝送部２１４に伝送すると、伝送部２１４は、バンクパワーリミット値をＰＣＳ制御部３０に伝送する。
伝送部２１４からバンクパワーリミット値を受信したＰＣＳ制御部３０は、受信したバンクパワーリミット値に基づいてＰＣＳを制御する。
本明細書において、本発明の原理の「一実施形態」と、このような表現の多様な変形の指称は、本実施形態に関連して特定の特徴、構造、特性などが、本発明の原理の少なくとも１つの実施形態に含まれるとのことを意味する。よって、表現「一実施形態において」と、本明細書の全体を通して開示されている任意の他の変形の例示は、必ずしも全て同一の実施形態を指称するものではない。
本明細書を介して開示されている全ての実施形態と条件付き例示は、本発明の技術分野で通常の知識を有する当業者が自ら本発明の原理と概念を理解するように助けるための意図で記述されたものであって、当業者は、本発明が本発明の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態に具現され得るということを理解できるであろう。したがって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮されなければならない。本発明の範囲は、前述の説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての差異点は、本発明に含まれているものと解釈されるべきである。
ＪＰ１ バッテリーセル
ＪＰ３ バッテリーセル
１０ バッテリーバンクパワーリミット（Ｂａｔｔｅｒｙ ｂａｎｋ ｐｏｗｅｒ ｌｉｍｉｔ）算出装置
１１ バッテリーバンクパワーリミット算出装置
２０ ＰＣＳ
３０ ＰＣＳ（電力変換器）制御部、ＰＣＳ制御部
４０ バッテリーラック
４１ バッテリーラック
４２ バッテリーラック
４３ バッテリーラック
４４ バッテリーラック
５０ バッテリー管理システム
５１ バッテリー管理システム
５２ バッテリー管理システム
５３ バッテリー管理システム
５４ バッテリー管理システム
１００ 電圧測定部
１０２ 温度測定部
１０４ ＳＯＣ算出部
１０６ 第１パワーリミット算出部
１０８ 容量比算出部
１１０ 第２パワーリミット算出部
１１２ バンクパワーリミット算出部、バッテリーバンクパワーリミット算出部
１１４ 伝送部
２００ 受信部
２０６ 第１パワーリミット算出部
２０８ 容量比算出部
２１０ 第２パワーリミット算出部
２１２ バンクパワーリミット算出部
２１４ 伝送部

Claims (11)

  1. 複数のバッテリーラック（ｂａｔｔｅｒｙ ｒａｃｋ）が並列に連結されているバッテリーバンク（ｂａｔｔｅｒｙ ｂａｎｋ）のパワーリミット（ｐｏｗｅｒ ｌｉｍｉｔ）値を設定する装置であって、
    前記複数のバッテリーラックのそれぞれのバッテリーラックの電圧を測定する電圧測定部、
    前記それぞれのバッテリーラックの電圧に基づいて算出されたＳＯＣによる第１パワーリミット値を前記それぞれのバッテリーラックに対して算出する第１パワーリミット算出部、
    前記複数のバッテリーラックの容量情報に基づいてそれぞれのバッテリーラックの容量比を算出する容量比算出部、
    前記それぞれのバッテリーラックの前記容量比と前記第１パワーリミット値を用いて第２パワーリミット値を算出する第２パワーリミット算出部、及び
    前記それぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値を用いてバッテリーバンクパワーリミット値を算出するバッテリーバンクパワーリミット算出部、
    を含む、バッテリーバンク制御装置。
  2. 前記それぞれのバッテリーラックの電圧に基づいてそれぞれのバッテリーラックのＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部をさらに含む、請求項１に記載のバッテリーバンク制御装置。
  3. 前記それぞれのバッテリーラックのＳＯＣは実時間で変化する値であり、これにより前記バッテリーバンクパワーリミット値も実時間で変化する値である、請求項１又は２に記載のバッテリーバンク制御装置。
  4. 前記複数のバッテリーラックのそれぞれのバッテリーラックの温度を測定する温度測定部をさらに含み、
    前記それぞれのバッテリーラックのＳＯＣを算出するとき前記それぞれのバッテリーラックの温度を用いる、請求項１～３のいずれか一項に記載のバッテリーバンク制御装置。
  5. 前記第２パワーリミット算出部は、
    前記それぞれのバッテリーラックの第１パワーリミット値を当該バッテリーラックに対する前記容量比で割って前記第２パワーリミット値を算出する、請求項１～４のいずれか一項に記載のバッテリーバンク制御装置。
  6. 前記バッテリーバンクパワーリミット算出部は、
    前記それぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値のうち最も小さな値を前記バッテリーバンクパワーリミット値として算出する、請求項１～５のいずれか一項に記載のバッテリーバンク制御装置。
  7. 複数のバッテリーラックが並列に連結されているバッテリーバンクのパワーリミットを設定する方法であって、
    前記複数のバッテリーラックのそれぞれのバッテリーラックの電圧を測定する段階、
    前記それぞれのバッテリーラックの電圧に基づいて算出されたＳＯＣによる第１パワーリミット値を前記それぞれのバッテリーラックに対して算出する段階、
    前記複数のバッテリーラックの容量情報に基づいてそれぞれのバッテリーラックの容量比を算出する段階、
    前記それぞれのバッテリーラックの前記容量比と前記第１パワーリミット値を用いて第２パワーリミット値を算出する段階、及び
    前記それぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値を用いてバッテリーバンクパワーリミット値を算出する段階、
    を含む、バッテリーバンク制御方法。
  8. 前記それぞれのバッテリーラックのＳＯＣは実時間で変化する値であり、これにより前記バッテリーバンクパワーリミット値も実時間で変化する値である、請求項７に記載のバッテリーバンク制御方法。
  9. 前記それぞれのバッテリーラックの温度を測定する段階をさらに含み、
    前記それぞれのバッテリーラックのＳＯＣを算出するとき前記それぞれのバッテリーラックの温度を用いる、請求項７又は８に記載のバッテリーバンク制御方法。
  10. 前記第２パワーリミット値を算出する段階において、
    前記それぞれのバッテリーラックの第１パワーリミット値を当該バッテリーラックに対する前記容量比で割って前記第２パワーリミット値を算出する、請求項７～９のいずれか一項に記載のバッテリーバンク制御方法。
  11. 前記バッテリーバンクパワーリミット値を算出する段階において、
    前記それぞれのバッテリーラックの第２パワーリミット値のうち最も小さな値をバンクパワーリミット値として算出する、請求項７～１０のいずれか一項に記載のバッテリーバンク制御方法。
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