JP2023178577A - 蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法 - Google Patents

蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2023178577A
JP2023178577A JP2022091339A JP2022091339A JP2023178577A JP 2023178577 A JP2023178577 A JP 2023178577A JP 2022091339 A JP2022091339 A JP 2022091339A JP 2022091339 A JP2022091339 A JP 2022091339A JP 2023178577 A JP2023178577 A JP 2023178577A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
storage battery
bypass
string
switch
storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022091339A
Other languages
English (en)
Inventor
ちひろ 大野
Chihiro Ono
隆博 荘田
Takahiro Shoda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yazaki Corp filed Critical Yazaki Corp
Priority to JP2022091339A priority Critical patent/JP2023178577A/ja
Priority to CN202310528464.9A priority patent/CN117200377A/zh
Priority to US18/317,060 priority patent/US20230396079A1/en
Priority to DE102023204520.6A priority patent/DE102023204520A1/de
Publication of JP2023178577A publication Critical patent/JP2023178577A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H02J7/0032—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits disconnection of loads if battery is not under charge, e.g. in vehicle if engine is not running
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • H02J7/00716—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current in response to integrated charge or discharge current
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

Figure 2023178577000001
【課題】各蓄電池をバイパスさせるバイパス回路を備える蓄電池ストリングと、電力変換器とを備える蓄電システムのバイパス回路のコストを低減する。
【解決手段】直列接続の複数の蓄電池Ｍ１～Ｍｎとバイパス回路Ｂ１～Ｂｎとを備える蓄電池ストリングＳＴＲ１～ＳＴＲｍと、蓄電池ストリングＳＴＲ１～ＳＴＲｍの入出力電圧を変換する電力変換器ＰＣ１～ＰＣｍと、蓄電池ストリングＳＴＲ１～ＳＴＲｍと電力変換器ＰＣ１～ＰＣｍとを接続又は遮断するストリングスイッチＳ３とを備える蓄電システム１を制御するコントローラ１００及びドライバ１０であって、バイパス回路Ｂ１～Ｂｍによるバイパス動作の実行前にストリングスイッチＳ３を遮断状態にし、バイパス回路Ｂ１～Ｂｎによるバイパス動作の実行後にストリングスイッチＳ３を接続状態にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法に関する。
複数の蓄電池が直列に接続された蓄電システムの放電を制御するシステムとして、要求される電流を放電できない蓄電池をバイパスさせて、他の蓄電池から放電させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、複数の蓄電池が直列に接続された蓄電システムの充電を制御するシステムとして、入力される電流を充電できない蓄電池をバイパスさせて、他の蓄電池に充電するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献１，２に記載の蓄電システムは、各蓄電池同士を接続又は遮断する第１のスイッチと、バイパス線を接続又は遮断する第２のスイッチとを備える。
特開２０１３－３１２４７号公報 特開２０１３－３１２４９号公報
特許文献１，２に記載の蓄電システムでは、蓄電池をバイパスさせる際、短絡防止のために、まず、第１のスイッチを接続状態から遮断状態に切り換え、次に、第２のスイッチを遮断状態から接続状態に切り換える。また、蓄電池のバイパス状態を解除する際、短絡防止のために、まず、第２のスイッチを接続状態から遮断状態に切り換え、次に、第１のスイッチを遮断状態から接続状態に切り換える。
ここで、複数の蓄電池からなる蓄電池ストリングを電力変換器に接続した場合、蓄電池をバイパスさせる際、遮断状態の第１のスイッチに対して、バイパスさせる直前に接続状態であった蓄電池の合計電圧が、電力変換器を通じて印加される。この際、遮断状態の第２のスイッチに対して、バイパスさせる直前に接続状態であった蓄電池の合計電圧からバイパスさせる蓄電池の電圧を減じた電圧が、電力変換器を通じて印加される。また、蓄電池のバイパス状態を解除する際、遮断状態の第１のスイッチに対して、バイパス状態を解除する直前に接続状態であった蓄電池の合計電圧にバイパス状態を解除する蓄電池の電圧を加えた電圧が、電力変換器を通じて印加される。この際、遮断状態の第２のスイッチに対して、バイパス状態を解除する直前に接続状態であった蓄電池の合計電圧が、電力変換器を通じて印加される。このため、第１のスイッチ及び第２のスイッチとして、高電圧、大電流に対応する高コストなスイッチを使用する必要がある。従って、蓄電池ストリングが多数の蓄電池で構成される場合には、第１のスイッチ及び第２のスイッチのコストが増幅されて大きくなる。
本発明は上記事情に鑑み、各蓄電池をバイパスさせるバイパス回路を備える蓄電池ストリングと、電力変換器とを備える蓄電システムのバイパス回路のコストを低減できる蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法を提供することを目的とする。
本発明の蓄電池制御装置は、直列に接続された複数の蓄電池と、前記蓄電池をバイパスさせる又は前記蓄電池のバイパス状態を解除するバイパス動作を実行するバイパス回路とを備える蓄電池ストリングと、前記蓄電池ストリングの両端が接続され、前記蓄電池ストリングの入出力電圧を変換する電力変換器と、前記蓄電池ストリングと前記電力変換器との間に設けられ、前記蓄電池ストリングと前記電力変換器とを接続又は遮断するストリングスイッチとを備える蓄電システムを制御する蓄電池制御装置であって、前記バイパス回路による前記バイパス動作の実行前に、前記ストリングスイッチを遮断状態にし、前記バイパス回路による前記バイパス動作の実行後に、前記ストリングスイッチを接続状態にする。
本発明の蓄電システムは、直列に接続された複数の蓄電池と、前記蓄電池をバイパスさせる又は前記蓄電池のバイパス状態を解除するバイパス動作を実行するバイパス回路とを備える蓄電池ストリングと、前記蓄電池ストリングの両端が接続され、前記蓄電池ストリングの入出力電圧を変換する電力変換器と、前記蓄電池ストリングと前記電力変換器との間に設けられ、前記蓄電池ストリングと前記電力変換器とを接続又は遮断するストリングスイッチと、前記ストリングスイッチと前記バイパス回路とを制御する蓄電池制御装置とを備える蓄電システムであって、前記蓄電池制御装置は、前記バイパス回路による前記バイパス動作の実行前に、前記ストリングスイッチを遮断状態にし、前記バイパス回路による前記バイパス動作の実行後に、前記ストリングスイッチを接続状態にする。
本発明の蓄電池制御方法は、直列に接続された複数の蓄電池と、前記蓄電池をバイパスさせる又は前記蓄電池のバイパス状態を解除するバイパス動作を実行するバイパス回路とを備える蓄電池ストリングと、前記蓄電池ストリングの両端が接続され、前記蓄電池ストリングの入出力電圧を変換する電力変換器と、前記蓄電池ストリングと前記電力変換器との間に設けられ、前記蓄電池ストリングと前記電力変換器とを接続又は遮断するストリングスイッチとを備える蓄電システムを制御する蓄電池制御装置を用いて実施する蓄電池制御方法であって、前記バイパス回路による前記バイパス動作の実行前に、前記ストリングスイッチを遮断状態にし、前記バイパス回路による前記バイパス動作の実行後に、前記ストリングスイッチを接続状態にする。
本発明によれば、各蓄電池をバイパスさせるバイパス回路を備える蓄電池ストリングと、電力変換器とを備える蓄電システムのバイパス回路のコストを低減できる。
図１は、本発明の一実施形態に係るコントローラ及びドライバを備える蓄電システムの概略を示す回路図である。 図２は、バイパス回路がバイパス動作を実行する時のコントローラ及びドライバの処理を示すフローチャートである。
以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において実施形態を適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用される。
図１は、本発明の一実施形態に係るコントローラ１００及びドライバ１０を備える蓄電システム１の概略を示す回路図である。この図に示すように、蓄電システム１は、ｍ組（ｍは１以上の整数）の蓄電池ストリングＳＴＲ１～ＳＴＲｍと、ストリングバス３と、ｍ個の電力変換器ＰＣ１～ＰＣｍと、ドライバ１０と、コントローラ１００とを備える。ｍ組の蓄電池ストリングＳＴＲ１～ＳＴＲｍは、ｍ個の電力変換器ＰＣ１～ＰＣｍとストリングバス３とを介して、相互に接続されると共に外部系統（図示省略）に接続されている。蓄電システム１は、定置用又は車載用の電源である。
蓄電池ストリングＳＴＲ１～ＳＴＲｍは、直列に接続されたｎ個（ｎは２以上の整数）の蓄電池モジュールＭ１～Ｍｎを備える。特に限定するわけではないが、本実施形態の蓄電池ストリングＳＴＲ１～ＳＴＲｍは、中古の蓄電池を再生したものであり、各蓄電池モジュールＭ１～Ｍｎの劣化度に差がある。蓄電池モジュールＭ１～Ｍｎは、例えば、リチウムイオンバッテリ、リチウムイオンキャパシタ等の二次電池である。なお、以下の説明では、蓄電池ストリングＳＴＲ１～ＳＴＲｍについて、特に区別する必要が無い場合には、蓄電池ストリングＳＴＲと記載する。また、以下の説明では、蓄電池モジュールＭ１～Ｍｎについて、特に区別する必要が無い場合には、蓄電池モジュールＭと記載する。さらに、以下の説明では、電力変換器ＰＣ１～ＰＣｍについて、特に区別する必要が無い場合には、電力変換器ＰＣと記載する。
蓄電池モジュールＭは、ストリングバス３及び電力変換器ＰＣを通じて外部系統から電力を供給されて充電され、充電された電力を、電力変換器ＰＣ及びストリングバス３を通じて放電して外部系統に電力を供給する。また、蓄電池モジュールＭは、ストリングバス３及び電力変換器ＰＣを通じて他の蓄電池ストリングＳＴＲから電力を供給されて充電される場合もある。また、蓄電池モジュールＭは、充電された電力を放電し、電力変換器ＰＣ及びストリングバス３を通じて他の蓄電池ストリングＳＴＲの蓄電池モジュールＭを充電する場合もある。
外部系統は、負荷や発電機等を含む。蓄電システム１が定置用の場合には、家庭内の家電、商用電源系統、液晶表示器、通信モジュール等が負荷となり、太陽光発電システム等が発電機となる。他方で、蓄電システム１が車載用の場合には、駆動用モータ、エアコン、各種車載電装品等が負荷となる。なお、駆動用モータは負荷となり発電機にもなる。
なお、蓄電池ストリングＳＴＲは、直列に接続されたｎ個の蓄電池モジュールＭに代えて、直列に接続されたｎ個の蓄電池セル又は蓄電池パックを備えてもよい。また、蓄電システム１は、各蓄電池セル又は各蓄電池パックをバイパスさせるバイパス回路Ｂ１～Ｂｎを備えてもよい。
電力変換器ＰＣは、ＤＣ／ＤＣコンバータ又はＤＣ／ＡＣコンバータであり、ストリングバス３に接続されている。また、電力変換器ＰＣには、始端の蓄電池モジュールＭ１の正極と終端の蓄電池モジュールＭｎの負極とが接続されている。
電力変換器ＰＣは、蓄電池ストリングＳＴＲの充電時に、ストリングバス３から入力された電圧を変換して複数の蓄電池モジュールＭに出力する。他方で、電力変換器ＰＣは、蓄電池ストリングＳＴＲの放電時に、複数の蓄電池モジュールＭから入力された電圧を変換してストリングバス３に出力する。なお、ストリングバス３を流れる電流が直流の場合には、電力変換器ＰＣは、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、ストリングバス３を流れる電流が交流の場合には、電力変換器ＰＣは、ＤＣ／ＡＣコンバータである。また、ストリングバス３を流れる電流が交流の場合には、電力変換器ＰＣは、瞬時値の変化に対して追従するための同期手段を備える。
蓄電池ストリングＳＴＲ１～ＳＴＲｍは、ｎ個の電圧センサ１２と、電流センサ１３と、ｎ個のバイパス回路Ｂ１～Ｂｎとを備える。電圧センサ１２は、各蓄電池モジュールＭの正負極端子間に接続されている。この電圧センサ１２は、各蓄電池モジュールＭの端子間電圧を測定する。また、電流センサ１３は、蓄電池ストリングＳＴＲの電流経路に設けられている。この電流センサ１３は、蓄電池ストリングＳＴＲの充放電電流を測定する。なお、蓄電池ストリングＳＴＲは、各蓄電池モジュールＭ又は各蓄電池ストリングＳＴＲの温度を測定する温度センサ等を備えてもよい。
バイパス回路Ｂ１～Ｂｎは、蓄電池モジュールＭ毎に設けられている。バイパス回路Ｂ１～Ｂｎは、バイパス線ＢＬと、バイパススイッチＳ１と、モジュールスイッチＳ２とを備える。バイパス線ＢＬは、各蓄電池モジュールＭをバイパスする電力線である。バイパススイッチＳ１は、バイパス線ＢＬに設けられている。このバイパススイッチＳ１は、例えば機械式スイッチである。モジュールスイッチＳ２は、各蓄電池モジュールＭの正極とバイパス線ＢＬの一端との間に設けられている。このモジュールスイッチＳ２は、例えば半導体スイッチやリレーである。なお、以下の説明では、バイパス回路Ｂ１～Ｂｎについて、特に区別する必要が無い場合には、バイパス回路Ｂと記載する。
始端の蓄電池モジュールＭ１及び終端の蓄電池モジュールＭｎは、電力変換器ＰＣ及びストリングバス３を介して外部系統に接続されている。全てのバイパス回路ＢにおいてバイパススイッチＳ１がオープンになりモジュールスイッチＳ２がクローズになった場合に、全ての蓄電池モジュールＭが外部系統に直列で接続される。他方で、何れかのバイパス回路ＢにおいてモジュールスイッチＳ２がオープンになり、バイパススイッチＳ１がクローズになった場合に、当該バイパス回路Ｂに対応する蓄電池モジュールＭがバイパスされる。
コントローラ１００は、電力変換器ＰＣとドライバ１０とに接続され、各蓄電池モジュールＭの監視及び制御と各バイパス回路Ｂの切り換え制御と電力変換器ＰＣによる充放電制御とを実行する。さらに、コントローラ１００は、後述のストリングスイッチＳ３の切り換え制御を実行する。各バイパス回路ＢのバイパススイッチＳ１及びモジュールスイッチＳ２のＯＮ／ＯＦＦの制御は、ドライバ１０が、コントローラ１００からの制御信号に従って実行する。また、ストリングスイッチＳ３のＯＮ／ＯＦＦの制御は、ドライバ１０が、コントローラ１００からの制御信号に従って実行する。
蓄電システム１の放電時、蓄電池モジュールＭのＳＯＣ（State of Charge）やバイパス状態（蓄電池モジュールＭの接続数）に応じて、各蓄電池ストリングＳＴＲの電圧が変動する。このため、電力変換器ＰＣは、放電を行う蓄電池ストリングＳＴＲの電圧が整合するように、出力電圧を調整する。他方で、蓄電システム１の充電時、蓄電池モジュールＭのＳＯＣやバイパス状態に応じて、各蓄電池ストリングＳＴＲの電圧が変動する。このため、電力変換器ＰＣは、ストリングバス３から入力された電圧を、対応する蓄電池ストリングＳＴＲの電圧に調整する。即ち、コントローラ１００は、各蓄電池ストリングＳＴＲの電圧の大小に応じて、電力変換器ＰＣを制御する。
ここで、各蓄電池ストリングＳＴＲと各電力変換器ＰＣとの間には、ストリングスイッチＳ３が設けられている。このストリングスイッチＳ３は、各蓄電池ストリングＳＴＲと各電力変換器ＰＣとを接続又は遮断する。ストリングスイッチＳ３は、例えば機械式スイッチや半導体スイッチやリレー等である。
ストリングスイッチＳ３の定格電圧は、各蓄電池ストリングＳＴＲの総電圧以上に設定されている。即ち、ストリングスイッチＳ３は、各蓄電池ストリングＳＴＲが含む全ての蓄電池モジュールＭの合計電圧に対して耐電性を有するスイッチである。それに対して、バイパススイッチＳ１及びモジュールスイッチＳ２の定格電圧は、各蓄電池ストリングＳＴＲの総電圧未満に設定されており、例えば、各蓄電池ストリングＳＴＲの総電圧の１／ｎ以上（ｎは蓄電池モジュールＭの数）１／２以下である。
コントローラ１００は、各蓄電池ストリングＳＴＲに含まれる蓄電池モジュールＭのＳＯＣや電圧等に基づいて、蓄電池モジュールＭのバイパスの要否を判定する。そして、コントローラ１００は、蓄電池モジュールＭのバイパスが必要と判定した場合には、当該蓄電池モジュールＭを含む蓄電池ストリングＳＴＲに対応する電力変換器ＰＣに、当該電力変換器ＰＣの充放電電流を制御する制御信号を送信する。また、コントローラ１００は、蓄電池モジュールＭのバイパスが必要と判定した場合には、バイパススイッチＳ１、モジュールスイッチＳ２、及びストリングスイッチＳ３のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御信号をドライバ１０に送信する。
他方で、コントローラ１００は、各蓄電池ストリングＳＴＲに含まれる蓄電池モジュールＭのＳＯＣや電圧等に基づいて、バイパス状態の蓄電池モジュールＭのバイパスの解除の要否を判定する。そして、コントローラ１００は、バイパス状態の蓄電池モジュールＭのバイパスの解除が必要と判定した場合には、当該蓄電池モジュールＭを含む蓄電池ストリングＳＴＲに対応する電力変換器ＰＣに、当該電力変換器ＰＣの充放電電流を制御する制御信号を送信する。また、コントローラ１００は、蓄電池モジュールＭのバイパスの解除が必要と判定した場合には、バイパススイッチＳ１、モジュールスイッチＳ２、及びストリングスイッチＳ３のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御信号をドライバ１０に送信する。
以下、バイパス回路Ｂが蓄電池モジュールＭをバイパスさせる又は蓄電池モジュールＭのバイパス状態を解除するバイパス動作を実行する時のコントローラ１００及びドライバ１０の処理について説明する。
図２は、バイパス回路Ｂがバイパス動作を実行する時のコントローラ１００及びドライバ１０の処理を示すフローチャートである。このフローチャートに示すように、ステップＳ１において、コントローラ１００は、バイパス回路Ｂのバイパス動作が発生するか否かを判定する。ステップＳ１において肯定判定がされるまでの間、ステップＳ１が繰り返され、ステップＳ１において肯定判定がされるとステップＳ２に移行する。
ステップＳ２において、コントローラ１００は、バイパス回路Ｂのバイパス動作が発生する蓄電池ストリングＳＴＲに対応する電力変換器ＰＣを制御し、当該電力変換器ＰＣの充電電流又は放電電流を所定値Ａ１まで減少させる。ここで、所定値Ａ１は、ストリングスイッチＳ３をＯＮからＯＦＦに切り換える際にアークの発生を防止できる微少電流の電流値である。
次に、ステップＳ３において、コントローラ１００は、バイパス動作が発生する蓄電池ストリングＳＴＲに対応するストリングスイッチＳ３をＯＮからＯＦＦに切り換える制御信号をドライバ１０に送信する。ドライバ１０は、コントローラ１００から送信された制御信号に従って、該当するストリングスイッチＳ３をＯＮからＯＦＦに切り換える。
次に、ステップＳ４において、コントローラ１００は、該当するバイパス回路Ｂにバイパス動作を実行させる制御信号をドライバ１０に送信する。ドライバ１０は、蓄電池モジュールＭを接続状態からバイパス状態に切り換えるバイパス動作の場合には、まず、モジュールスイッチＳ２をＯＮからＯＦＦに切り換え、次に、バイパススイッチＳ１をＯＦＦからＯＮに切り換える。それに対して、ドライバ１０は、蓄電池モジュールＭをバイパス状態から接続状態に切り換えるバイパス動作の場合には、まず、バイパススイッチＳ１をＯＮからＯＦＦに切り換え、次に、モジュールスイッチＳ２をＯＦＦからＯＮに切り換える。
次に、ステップＳ５において、コントローラ１００は、バイパス回路Ｂがバイパス動作を実行した蓄電池ストリングＳＴＲに対応するストリングスイッチＳ３をＯＦＦからＯＮに切り換える制御信号をドライバ１０に送信する。ドライバ１０は、コントローラ１００から送信された制御信号に従って、該当するストリングスイッチＳ３をＯＦＦからＯＮに切り換える。
次に、ステップＳ６において、コントローラ１００は、バイパス回路Ｂがバイパス動作を実行した蓄電池ストリングＳＴＲに対応する電力変換器ＰＣを制御し、当該電力変換器ＰＣの充電電流又は放電電流を所定値Ａ１から必要に応じて増加させる。以上で処理を終了する。
ここで、ストリングスイッチＳ３を接続した状態で、蓄電池モジュールＭをバイパスさせるバイパス動作を実行し、モジュールスイッチＳ２をＯＮからＯＦＦに切り換えた場合（バイパススイッチＳ１はＯＦＦ）について検討する。この場合、当該モジュールスイッチＳ２には、バイパスさせる直前に接続状態であった蓄電池モジュールＭの合計電圧（最大で蓄電池ストリングＳＴＲの総電圧）が印加される。また、遮断状態のバイパススイッチＳ１には、バイパスさせる直前に接続状態であった蓄電池モジュールＭの合計電圧からバイパスさせる蓄電池モジュールＭの電圧を減じた電圧が印加される。そのため、バイパススイッチＳ１及びモジュールスイッチＳ２の定格電圧を、蓄電池ストリングＳＴＲの総電圧以上に設定する必要がある。
また、ストリングスイッチＳ３を接続した状態で、蓄電池モジュールＭのバイパスを解除する動作を実行し、バイパススイッチＳ１をＯＮからＯＦＦに切り換えた場合（モジュールスイッチＳ２はＯＦＦ）について検討する。この場合、当該バイパススイッチＳ１には、バイパス状態を解除する直前に接続状態であった蓄電池モジュールＭの合計電圧が印加される。また、遮断状態のモジュールスイッチＳ２には、バイパス状態を解除する直前に接続状態であった蓄電池モジュールＭの合計電圧にバイパス状態を解除する蓄電池モジュールＭの電圧を加えた電圧が印加される。そのため、バイパススイッチＳ１及びモジュールスイッチＳ２の定格電圧を、蓄電池ストリングＳＴＲの総電圧以上に設定する必要がある。
それに対して、本実施形態のコントローラ１００及びドライバ１０は、バイパス回路Ｂが蓄電池モジュールＭをバイパスさせるバイパス動作の実行前に、ストリングスイッチＳ３を遮断状態にする。そして、コントローラ１００及びドライバ１０は、バイパス回路Ｂが蓄電池モジュールＭをバイパスさせるバイパス動作の実行後に、ストリングスイッチＳ３を接続状態にする。これにより、蓄電池モジュールＭをバイパスさせるバイパス動作において、モジュールスイッチＳ２をＯＮからＯＦＦに切り換えた際（バイパススイッチＳ１はＯＦＦ）、当該モジュールスイッチＳ２に電圧が印加されない。
また、本実施形態のコントローラ１００及びドライバ１０は、バイパス回路Ｂが蓄電池モジュールＭのバイパス状態を解除するバイパス動作の実行前に、ストリングスイッチＳ３を遮断状態にする。そして、コントローラ１００及びドライバ１０は、バイパス回路Ｂが蓄電池モジュールＭのバイパス状態を解除するバイパス動作の実行後に、ストリングスイッチＳ３を接続状態にする。これにより、蓄電池モジュールＭのバイパス状態を解除するバイパス動作において、バイパススイッチＳ１をＯＮからＯＦＦに切り換えた際（モジュールスイッチＳ２はＯＦＦ）、当該バイパススイッチＳ１及び当該モジュールスイッチＳ２に電圧が印加されない。
そのため、モジュールスイッチＳ２及びバイパススイッチＳ１として、高電圧、大電流に対応する高コストなスイッチやリレーを使用する必要が無い。従って、蓄電池ストリングＳＴＲの総電圧に対応できる耐電圧のストリングスイッチＳ３を設け、モジュールスイッチＳ２及びバイパススイッチＳ１については、耐電圧が相対的に低いものを使用することが可能になる。以上により、蓄電池ストリングＳＴＲが多数の蓄電池モジュールＭで構成される場合であっても、モジュールスイッチＳ２及びバイパススイッチＳ１のコストの増幅を抑制でき、蓄電システム１の総コストを低減できる。また、モジュールスイッチＳ２及びバイパススイッチＳ１の小型化という効果も得られる。
また、本実施形態のコントローラ１００及びドライバ１０は、ストリングスイッチＳ３を遮断状態にする前に、電力変換器ＰＣの充電電流又は放電電流を所定値Ａ１まで減少させる。そして、コントローラ１００及びドライバ１０は、ストリングスイッチＳ３を接続状態にした後に、電力変換器ＰＣの充電電流又は放電電流を必要に応じて増加させる。これによって、ストリングスイッチＳ３を遮断する際にストリングスイッチＳ３の端子間でアークが発生することを防止できる。
また、本実施形態の蓄電システム１では、ストリングスイッチＳ３の定格電圧を、蓄電池ストリングＳＴＲの総電圧以上に設定し、モジュールスイッチＳ２及びバイパススイッチＳ１の定格電圧を、蓄電池ストリングＳＴＲの総電圧未満に設定している。これにより、蓄電システム１の総コストを低減すると共に、蓄電システム１の安全な運用を実現することができる。
以上、上述の実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、適宜公知や周知の技術を組み合わせてもよい。
例えば、上述の実施形態では、ストリングスイッチＳ３を始端の蓄電池モジュールＭ１と電力変換器ＰＣとの間に設けたが、例えば、ストリングスイッチＳ３を終端の蓄電池モジュールＭｎと電力変換器ＰＣとの間に設けてもよい。
１ ：蓄電システム
１０ ：ドライバ（蓄電池制御装置）
１００ ：コントローラ（蓄電池制御装置）
Ｂ１～Ｂｎ（Ｂ） ：バイパス回路
ＢＬ ：バイパス線
Ｍ１～Ｍｎ（Ｍ） ：蓄電池モジュール（蓄電池）
ＰＣ１～ＰＣｍ（ＰＣ） ：電力変換器
Ｓ１ ：バイパススイッチ
Ｓ２ ：モジュールスイッチ（蓄電池スイッチ）
Ｓ３ ：ストリングスイッチ
ＳＴＲ１～ＳＴＲｍ（ＳＴＲ）：蓄電池ストリング

Claims (5)

  1. 直列に接続された複数の蓄電池と、前記蓄電池をバイパスさせる又は前記蓄電池のバイパス状態を解除するバイパス動作を実行するバイパス回路とを備える蓄電池ストリングと、
    前記蓄電池ストリングの両端が接続され、前記蓄電池ストリングの入出力電圧を変換する電力変換器と、
    前記蓄電池ストリングと前記電力変換器との間に設けられ、前記蓄電池ストリングと前記電力変換器とを接続又は遮断するストリングスイッチと
    を備える蓄電システムを制御する蓄電池制御装置であって、
    前記バイパス回路による前記バイパス動作の実行前に、前記ストリングスイッチを遮断状態にし、
    前記バイパス回路による前記バイパス動作の実行後に、前記ストリングスイッチを接続状態にする蓄電池制御装置。
  2. 前記ストリングスイッチを遮断状態にする前に、前記電力変換器の充電電流又は放電電流を減少させ、
    前記ストリングスイッチを接続状態にした後に、前記電力変換器の充電電流又は放電電流を増加させる請求項１に記載の蓄電池制御装置。
  3. 直列に接続された複数の蓄電池と、前記蓄電池をバイパスさせる又は前記蓄電池のバイパス状態を解除するバイパス動作を実行するバイパス回路とを備える蓄電池ストリングと、
    前記蓄電池ストリングの両端が接続され、前記蓄電池ストリングの入出力電圧を変換する電力変換器と、
    前記蓄電池ストリングと前記電力変換器との間に設けられ、前記蓄電池ストリングと前記電力変換器とを接続又は遮断するストリングスイッチと、
    前記ストリングスイッチと前記バイパス回路とを制御する蓄電池制御装置と
    を備える蓄電システムであって、
    前記蓄電池制御装置は、
    前記バイパス回路による前記バイパス動作の実行前に、前記ストリングスイッチを遮断状態にし、
    前記バイパス回路による前記バイパス動作の実行後に、前記ストリングスイッチを接続状態にする蓄電システム。
  4. 前記バイパス回路は、
    前記蓄電池を前記蓄電池ストリングに対して接続又は遮断する蓄電池スイッチと、
    前記蓄電池スイッチと前記蓄電池とをバイパスするバイパス線と、
    前記バイパス線に設けられ、前記バイパス線を接続又は遮断するバイパススイッチと
    を備え、
    前記ストリングスイッチの定格電圧は、前記蓄電池ストリングの総電圧以上に設定され、
    前記蓄電池スイッチの定格電圧と前記バイパススイッチの定格電圧とは、前記蓄電池ストリングの総電圧未満に設定されている請求項３に記載の蓄電システム。
  5. 直列に接続された複数の蓄電池と、前記蓄電池をバイパスさせる又は前記蓄電池のバイパス状態を解除するバイパス動作を実行するバイパス回路とを備える蓄電池ストリングと、
    前記蓄電池ストリングの両端が接続され、前記蓄電池ストリングの入出力電圧を変換する電力変換器と、
    前記蓄電池ストリングと前記電力変換器との間に設けられ、前記蓄電池ストリングと前記電力変換器とを接続又は遮断するストリングスイッチと
    を備える蓄電システムを制御する蓄電池制御装置を用いて実施する蓄電池制御方法であって、
    前記バイパス回路による前記バイパス動作の実行前に、前記ストリングスイッチを遮断状態にし、
    前記バイパス回路による前記バイパス動作の実行後に、前記ストリングスイッチを接続状態にする蓄電池制御方法。
JP2022091339A 2022-06-06 2022-06-06 蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法 Pending JP2023178577A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022091339A JP2023178577A (ja) 2022-06-06 2022-06-06 蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法
CN202310528464.9A CN117200377A (zh) 2022-06-06 2023-05-11 蓄电池控制装置、蓄电系统及蓄电池控制方法
US18/317,060 US20230396079A1 (en) 2022-06-06 2023-05-13 Storage battery control device, power storage system, and storage battery control method
DE102023204520.6A DE102023204520A1 (de) 2022-06-06 2023-05-15 Speicherbatteriesteuerungsvorrichtung, energiespeichersystem und speicherbatteriesteuerungsverfahren

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022091339A JP2023178577A (ja) 2022-06-06 2022-06-06 蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023178577A true JP2023178577A (ja) 2023-12-18

Family

ID=88790750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022091339A Pending JP2023178577A (ja) 2022-06-06 2022-06-06 蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230396079A1 (ja)
JP (1) JP2023178577A (ja)
CN (1) CN117200377A (ja)
DE (1) DE102023204520A1 (ja)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013031247A (ja) 2011-07-27 2013-02-07 Mitsubishi Motors Corp バッテリ装置の放電システム
JP2013031249A (ja) 2011-07-27 2013-02-07 Mitsubishi Motors Corp バッテリ装置の充電システム

Also Published As

Publication number Publication date
DE102023204520A1 (de) 2023-12-07
CN117200377A (zh) 2023-12-08
US20230396079A1 (en) 2023-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10530166B2 (en) Battery management apparatus, and battery pack and vehicle including the same
KR102204983B1 (ko) 배터리 관리 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
US7075306B2 (en) Power control unit
CN101740839B (zh) 电池系统
JP5295962B2 (ja) 安全性を改良するためのバッテリー装置の制御方法
CN110521080B (zh) 用于电蓄能系统的电路装置和充电方法
EP2760096B1 (en) Electrical storage system and method for controlling electrical storage system
JP6178328B2 (ja) 電気化学セルを含むｄｃ電圧源
JP2013085336A (ja) 蓄電システムおよび、蓄電システムの制御方法
WO2013140709A1 (ja) バランス補正装置および蓄電システム
JP2006067683A (ja) 蓄電装置
JP2021132517A (ja) 切替装置、その装置を含む蓄電システム、そのシステムを含む車両、及び、切替方法
US20210028642A1 (en) Electrical energy storage system and method for operating same
JP6668210B2 (ja) 電源制御装置及び電源システム
JP2023178577A (ja) 蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法
WO2023203927A1 (ja) 蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法
JP5077489B2 (ja) 蓄電装置及び鉄道車両
KR20220082214A (ko) 하이브리드 에너지 저장 장치
KR20230063865A (ko) 배터리 시스템 및 배터리 시스템을 제어하는 방법
CN118003885A (zh) 一种车载供电装置和电动车辆
CN106911165A (zh) 储能电池电流精确控制电路

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231017