JP5333946B2 - エネルギー貯蔵システム - Google Patents

Description

本発明は、エネルギー貯蔵システムに関する。

最近、太陽電池と電力系統とが互いに連携してＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ）負荷に電力を供給し、ＡＣ負荷に供給して残った剰余電力を二次電池に貯蔵するエネルギー貯蔵システムが開発されつつある。かかるエネルギー貯蔵システムは、太陽電池と電力系統に故障などの問題が発生すると、二次電池に貯蔵された電力をＡＣ負荷に供給できる。

一方、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）負荷は、ＡＣ負荷に接続されてＡＣ負荷を介してエネルギー貯蔵システムから電力の供給を受けている。ところが、エネルギー貯蔵システムを介してＡＣ負荷に供給される電力はＡＣ電力であるから、エネルギー貯蔵システムの電力をＤＣ負荷に供給するためには、ＡＣ電力をＤＣ電力にインバート（ｉｎｖｅｒｔｉｎｇ）しなければならない。ところが、このようなインバートは、ＡＣ負荷とＤＣ負荷との間に別途のアダプターを要求し、ＤＣ負荷に供給される電力の効率を下げてしまうという問題点がある。

本発明の目的は、ＡＣ電源からＤＣ電源に変えるインバート無しでバッテリーからＤＣ負荷又はＤＣ負荷からバッテリーに直接ＤＣ電源を供給することのできるエネルギー貯蔵システムを提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明の実施形態に係るエネルギー貯蔵システムは、第１バッテリー電源を供給する第１バッテリーと、前記第１バッテリーと接続され、前記第１バッテリー電源をＤＣ電源にコンバートする双方向コンバータと、前記双方向コンバータと接続され、前記第１バッテリーの放電モード及び充電モードを設定して、前記第１バッテリーの放電及び充電を制御する統合制御機と、前記双方向コンバータに接続され、第２バッテリー電源を供給する第２バッテリーを含むＤＣ負荷とを備え、前記ＤＣ負荷は、前記第１バッテリーの放電モードにおいて前記双方向コンバータを介して前記第１バッテリー電源が供給され、前記第１バッテリーの充電モードにおいて前記第２バッテリー電源が前記双方向コンバータによってＤＣ電源にコンバートされて前記第１バッテリーに供給されることを特徴とする。

前記双方向コンバータは、前記ＤＣ負荷の接続及び分離のためのプラグを備えていることができる。

前記双方向コンバータは、前記第１バッテリーの放電モードにおいて前記第１バッテリー電源を昇圧又は減圧することができる。

前記双方向コンバータは、前記第１バッテリーの充電モードにおいて前記第２バッテリー電源を昇圧又は減圧することができる。

前記双方向コンバータは、前記第１バッテリーの第１端子と前記双方向コンバータの第１外部端子との間に接続されるコイルと、前記コイルに接続される第１端子と、前記双方向コンバータの第１外部端子に接続される第２端子とを有する第１スイッチと、前記第１バッテリーの第２端子と前記双方向コンバータの第２外部端子との間に接続される第１端子と、前記コイルと前記第１スイッチとの間に接続される第２端子とを有する第２スイッチとを備えていることができる。

前記双方向コンバータは、前記第１バッテリーの放電モードにおいて前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのデューティー比が一定値以上であるとき、前記第１バッテリー電源を昇圧し、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのデューティー比が一定値未満であるとき、前記第１バッテリー電源を減圧することができる。

前記双方向コンバータは、前記第１バッテリーの充電モードにおいて前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのデューティー比が一定値以上であるとき、前記第２バッテリー電源を昇圧し、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのデューティー比が一定値未満であるとき、前記第２バッテリー電源を減圧することができる。

前記第１スイッチは、前記第１スイッチの第１端子に接続されるアノードと、前記第１スイッチの第２端子に接続されるカソードとを有する寄生ダイオードをさらに備えていることができる。

前記第２スイッチは、前記第２スイッチの第１端子に接続されるアノードと、前記第２スイッチの第２端子に接続されるカソードとを有する寄生ダイオードをさらに備えていることができる。

前記第１バッテリーの放電は、前記第１スイッチがオフになり、前記第２スイッチがオンになって、前記第１バッテリーの電源が前記コイルに貯蔵された後、前記第１スイッチがオンになり、前記第２スイッチがオフになって、前記コイルに貯蔵された前記第１バッテリー電源が前記ＤＣ負荷に供給されることによって行われることができる。

前記第１バッテリーの充電は、前記第１スイッチがオンになり、前記第２スイッチがオフになって、前記第２バッテリーの電源が前記コイルに貯蔵された後、前記第１スイッチがオフになり、前記第２スイッチがオンになって、前記コイルに貯蔵された前記第２バッテリー電源が前記第１バッテリーに供給されることによって行われることができる。

前記ＤＣ負荷は、モバイル電子機器、ノートパソコン、飛行機又はハイブリッド自動車であることができる。

前記双方向コンバータと接続され、再生可能エネルギー電源を供給する再生可能エネルギー部と、前記再生可能エネルギー部及び前記双方向コンバータと接続され、前記再生可能エネルギー電源をインバートする双方向インバータと、前記双方向インバータと接続され、前記再生可能エネルギー電源が供給されるＡＣ負荷と、前記双方向インバータ及び前記ＡＣ負荷と接続され、前記ＡＣ負荷に電力系統電源を供給する電力系統とをさらに備えていることができる。

前記双方向インバータは、前記再生可能エネルギー電源、前記第１バッテリー電源又は前記第２バッテリー電源をＡＣ電源にインバートして、前記ＡＣ負荷又は前記電力系統に供給することができる。

前記双方向インバータは、前記再生可能エネルギー電源又は前記電力系統電源をＤＣ電源にインバートして、前記双方向コンバータに供給することができる。

前記双方向コンバータは、前記再生可能エネルギー電源又は前記電力系統電源をＤＣ電源にコンバートして、前記第１バッテリー又は前記第２バッテリーに供給することができる。

また、本発明の実施形態に係るエネルギー貯蔵システムは、前記ＡＣ負荷、前記双方向インバータ及び前記電力系統の間に接続され、前記電力系統の接続及び分離を制御する系統連係機と、前記再生可能エネルギー部と前記双方向インバータとの間に接続され、前記再生可能エネルギー部の最大電力を抽出してＤＣ電源にコンバートし、前記再生可能エネルギー電源を出力する最大電力点追従機と、前記最大電力点追従機、前記双方向インバータ及び前記双方向コンバータとの間に接続され、前記最大電力点追従機から供給される前記再生可能エネルギー電源と前記双方向インバータから供給される前記電力系統電源を貯蔵するＤＣリンクとをさらに備えていることができる。

本発明は、ＡＣ電源からＤＣ電源に変えるインバート無しでバッテリーからＤＣ負荷又はＤＣ負荷からバッテリーに直接ＤＣ電源を供給することのできるエネルギー貯蔵システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るエネルギー貯蔵システムの構成を示す図である。 図１に示す第１バッテリー、双方向コンバータ及びＤＣ負荷の詳細な回路図である。 ＤＣ負荷に接続した第１バッテリーの放電及び充電のための動作過程を示すフローチャートである。 第１バッテリーの放電動作を説明するための回路図である。 第１バッテリーの充電動作を説明するための回路図である。

以下、図面を参照して本実施形態に係るエネルギー貯蔵システムを詳細に説明する。

明細書全体において、ある部分が他の部分と「接続」していると記載するときには、「直接的に接続」している場合だけでなく、その中間に他の素子を介在させて「電気的に接続」している場合も含んでいる。また、ある部分がある構成要素を「含む」と記載するときには、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

図１は、本発明の一実施形態に係るエネルギー貯蔵システムの構成図であり、図２は、図１に示す第１バッテリー、双方向コンバータ及びＤＣ負荷の詳細な回路図である。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係るエネルギー貯蔵システム１００は、再生可能エネルギー部１０と、最大電力点追従機１５と、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）リンク２０と、双方向インバータ３０と、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）負荷４０と、電力系統５０と、系統連係機５５と、第１バッテリー６０と、第１ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）６５と、双方向コンバータ７０と、統合制御機８０と、ＤＣ負荷９０とを備えて構成することができる。

再生可能エネルギー部１０は、太陽電池、風力発電所、潮力発電所又は地熱発電所から構成することができる。再生可能エネルギー部１０は、太陽熱、太陽光、風力、潮力又は地熱のように自然状態で作られたエネルギーから電気エネルギーを生成して再生可能エネルギー電源を供給する。本発明の実施形態では、再生可能エネルギー部１０が太陽電池から構成されている場合を例に挙げて説明する。

最大電力点追従機１５は、再生可能エネルギー部１０と接続され、再生可能エネルギー部１０の最大電力点を追従して最大電力を抽出し、該抽出された最大電力をＤＣ電源にコンバートして再生可能エネルギー電源を出力する。このため、最大電力点追従機１５は、日射量、温度などの変化によって再生可能エネルギー部１０の最大電力点を追従するアルゴリズムを内蔵する最大電力点追従制御部と、再生可能エネルギー部１０の最大電力をＤＣ電源にコンバートする昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータとを備えて具現することができる。ここで、再生可能エネルギー部１０の最大電力は、ＤＣ電源でありうる。

ＤＣリンク２０は、最大電力点追従機１５と接続され、最大電力点追従機１５から供給される再生可能エネルギー電源を貯蔵する。このために、ＤＣリンク２０は、キャパシタで具現することができる。

双方向インバータ３０は、ＤＣリンク２０と接続され、ＤＣリンク２０に貯蔵された再生可能エネルギー電源をＡＣ電源にインバートする。

ＡＣ負荷４０は、双方向インバータ３０と接続され、双方向インバータ３０を介して再生可能エネルギー電源が供給されうる。ＡＣ負荷４０は、ＡＣ電源を使用する家庭又は産業施設でありうる。

電力系統５０は、発電所、変電所及び送電線を含む広い地域にわたっている電気的な連係であって、電力系統電源を供給する。ここで、電力系統電源は、ＡＣ電源でありうる。電力系統５０は、双方向インバータ３０及びＡＣ負荷４０と接続され、双方向インバータ３０を介して再生可能エネルギー電源を供給するか、又は電力系統電源をＡＣ負荷４０に供給できる。

系統連係機５５は、双方向インバータ３０、ＡＣ負荷４０及び電力系統５０の間に接続され、電力系統５０の接続及び分離を制御する。例えば、系統連係機５５は、電力系統５０に停電のような問題が生じると、電力系統５０を双方向インバータ３０及びＡＣ負荷４０から分離させて、作業者が安定した環境で電力系統５０の故障を解決できるようにする。そして、系統連係機５５は、電力系統５０の問題が解決すると、電力系統５０を双方向インバータ３０及びＡＣ負荷４０に再度接続する。

第１バッテリー６０は、再生可能エネルギー部１０及び電力系統５０と接続され、第１バッテリー電源を供給する。ここで、第１バッテリー電源はＤＣ電源であり、第１バッテリー６０が有する現在電源でありうる。第１バッテリー６０は、充放電の可能な二次電池であり、大容量電力を具現するように複数の小容量の電池セルから構成されるか、又は一つの大容量の電池セルから構成することができる。

第１ＢＭＳ６５は、第１バッテリー６０の両端子（＋、−）に接続され、第１バッテリー６０の状態を維持及び管理する。具体的に説明すると、第１ＢＭＳ６５は、第１バッテリー６０の安全性を確保するために、第１バッテリー６０の電圧、電流、温度をモニタリングし、第１バッテリー６０の最適状態のために、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）、バッテリーセルバランス及び冷却状態をチェックして、第１バッテリー６０の充放電を制御することができる。

双方向コンバータ７０は、再生可能エネルギー部１０、電力系統５０及び第１バッテリー６０の間、具体的に最大電力点追従機１５、ＤＣリンク２０及び第１ＢＭＳ６５の間に接続される。双方向コンバータ７０は、ＤＣリンク２０に貯蔵された再生可能エネルギー電源又は双方向インバータ３０によりＤＣ電源にインバートされて、ＤＣリンク２０に貯蔵された電力系統電源をＤＣ電源にコンバートして、第１バッテリー６０に供給できる。また、双方向コンバータ７０は、第１バッテリー６０の第１バッテリー電源をＤＣ電源にコンバートして、ＤＣリンク２０に供給できる。このために、双方向コンバータ７０は、図２に示すように、コイル７１、第１スイッチ７２及び第２スイッチ７３を備えることができる。以下では、図２に示す第１バッテリー６０と双方向コンバータ７０との接続を介して、双方向コンバータ７０の構成を詳細に説明する。ここで、もちろんＤＣリンク２０と双方向コンバータ７０との接続形態は、第１バッテリー６０と双方向コンバータ７０との接続形態と同様である。

コイル７１は、第１バッテリー６０の第１端子（＋）と双方向コンバータ７０の第１外部端子７０ａとの間に接続されている。

第１スイッチ７２は、コイル７１に接続される第１端子と、双方向コンバータ７０の第１外部端子７０ａに接続される第２端子とを備えている。また、第１スイッチ７２は、第１スイッチ７２の第１端子に接続されるアノードと、第１スイッチ７２の第２端子に接続されるカソードとを有する寄生ダイオード７２ａを備えることができる。図２において第１スイッチ７２は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）スイッチで示しているが、スイッチング機能を果たすスイッチング素子であれば、すべて可能である。ここで、第１スイッチ７２の第１端子はソース端子であり、第２端子はドレイン端子でありうる。

第２スイッチ７３は、第１バッテリー６０の第２端子（−）と双方向コンバータ７０の第２外部端子７０ｂとの間に接続される第１端子と、コイル７１と第１スイッチ７２との間に接続される第２端子とを備えている。また、第２スイッチ７３は、第２スイッチ７３の第１端子に接続されるアノードと、第２スイッチ７３の第２端子に接続されるカソードとを有する寄生ダイオード７３ａを備えていることができる。図２において第２スイッチ７３は、ＭＯＳＦＥＴスイッチで示したが、スイッチとして機能するスイッチング素子であれば、すべて可能である。ここで、第２スイッチ７３の第１端子はソース端子で、第２端子はドレイン端子でありうる。

前記のような構成を有する双方向コンバータ７０は、第１スイッチ７２及び第２スイッチ７３のオン及びオフ動作によって、第１バッテリー６０の第１バッテリー電源をコンバートすることができる。具体的に説明すると、双方向コンバータ７０は、第１スイッチ７２及び第２スイッチ７３のデューティー比を調節して、第１バッテリー６０の第１バッテリー電源を昇圧又は減圧できる。これにより、双方向コンバータ７０は、第１バッテリー電源から所望のＤＣ電源を作って出力できる。したがって、双方向コンバータ７０は、ＤＣ負荷９０が接続された場合、ＤＣ負荷９０に合ったＤＣ電源を供給できる。ここで、双方向コンバータ７０は、第１バッテリー６０の放電モードにおいて第１スイッチ７２及び第２スイッチ７３のデューティー比が一定値（例えば、０．５）以上であるとき、第１バッテリー電源を昇圧して出力でき、第１スイッチ７２及び第２スイッチ７３のデューティー比が一定値未満であるとき、減圧して出力できる。一方、双方向コンバータ７０は、ＤＣ負荷９０の接続及び分離のためのプラグ７４を備えていることができる。

統合制御機８０は、最大電力追従機１５、双方向インバータ３０、系統連係機５５、第１ＢＭＳ６５及び双方向コンバータ７０を統合的に監視及び制御する。ここで、統合制御機８０は、最大電力点追従機１５と系統連係機５５とを介して再生可能エネルギー部１０と電力系統５０との状態を監視し、第１バッテリー６０の放電モード及び充電モードを設定し、第１ＢＭＳ６５が第１バッテリー６０の放電及び充電を制御するようにする。

ＤＣ負荷９０は、双方向コンバータ７０のプラグ７４を介して双方向コンバータ７０と接続又は分離されうる。すなわち、ＤＣ負荷９０の第１外部端子９０ａ及び第２外部端子９０ｂは、プラグ７４を介して双方向コンバータ７０の第１外部端子７０ａ及び第２外部端子７０ｂと接続又は分離されうる。ＤＣ負荷９０は、第２バッテリー９２及び第２ＢＭＳ９４を備えていることができる。

第２バッテリー９２は、ＤＣ負荷９０の第１外部端子９０ａと接続される第１端子（＋）と、第２外部端子９０ｂと接続される第２端子（−）とを有し、第２バッテリー電源を供給する。ここで、第２バッテリー電源は、ＤＣ電源であり、第２バッテリー９２が有する現在電源でありうる。第２バッテリー電源は、ＤＣ負荷９０の内部に設置された別途の電源供給装置、例えばモータを駆動して発生した電源が充電された電源でありうる。第２バッテリー９２は、第１バッテリー６０のように充放電の可能な二次電池であり、大容量の電力を具現するように複数の小容量の電池セルから構成するか、又は一つの大容量の電池セルから構成することができる。

第２ＢＭＳ９４は第２バッテリー９２の両端子（＋、−）に接続され、第２バッテリー９２の状態を維持及び管理する。具体的に説明すると、第２ＢＭＳ９４は、第２バッテリー９２の安全性を確保するために、第２バッテリー９２の電圧、電流、温度をモニタリングし、第２バッテリー９２の最適状態のためにＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）、バッテリーセルバランス及び冷却状態をチェックして、第２バッテリー９２の充放電を制御することができる。

前記のような構成を有するＤＣ負荷９０は、双方向コンバータ７０に接続されると、統合制御機８０の制御によって設定された第１バッテリー６０の放電モードにおいて、第１バッテリー６０の第１バッテリー電源をインバート無しでＤＣ電源として直ちに供給することができる。また、ＤＣ負荷９０は、統合制御機８０の制御によって設定された第１バッテリー６０の充電モードにおいて、第２バッテリー９２の第２バッテリー電源をＤＣ電源として直ちに第１バッテリー６０に供給することができる。第２バッテリー９２の第２バッテリー電源は、第１バッテリー６０の充電モードにおいて双方向コンバータ７０を介して第１スイッチ７２及び第２スイッチ７３のデューティー比を調節して昇圧又は減圧されて、第１バッテリー６０に供給することができる。すなわち、双方向コンバータ７０は、第１バッテリー６０の充電モードで第１スイッチ７２及び第２スイッチ７３のデューティー比が一定値（例えば、０．５）以上であるとき、第２バッテリー電源を昇圧し、第１スイッチ７２及び第２スイッチ７３のデューティー比が一定値未満であるとき、第２バッテリー電源を減圧する。ここで、ＤＣ負荷９０は、ＤＣ電源を使用するモバイル電子機器、ノートパソコン、飛行機又はハイブリッド自動車でありうる。以下では、ＤＣ負荷９０が双方向コンバータ７０に接続される場合、第１バッテリー６０の放電及び充電動作について詳細に説明する。

図３は、ＤＣ負荷に接続した第１バッテリーの放電及び充電のための動作過程を示すフローチャートであり、図４は、第１バッテリーの放電動作を説明するための回路図であり、図５は、第１バッテリーの充電動作を説明するための回路図である。

図３〜図５に示すように、まずＤＣ負荷接続ステップ（Ｓ１）では、双方向コンバータ７０のプラグ（図１の７４）を介してＤＣ負荷９０が双方向コンバータ７０に接続される。

第１バッテリーの放電モード確認ステップ（Ｓ２）では、統合制御機８０がＤＣ負荷９０に含まれている第２バッテリー９２の第２バッテリー電源を確認する。統合制御機８０は、第２バッテリー９２の第２バッテリー電源が満充電電源ではないと確認すると、第１バッテリー６０の放電モードを設定する。ここで、統合制御機８０は、第２バッテリー９２の第２バッテリー電源を確認するために、第２ＢＭＳ９４と通信する。このために、統合制御機８０と第２ＢＭＳ９４とは、互いに通信可能に構成されている。

第１バッテリー放電ステップ（Ｓ３）では、第１バッテリー６０が統合制御機８０によって設定された放電モードに応じて放電を行う。

図４に示すように、第１バッテリー６０の放電モードでは、まず第１スイッチ７２がオフになり、第２スイッチ７３がオンになると、このとき第１バッテリー６０の第１バッテリー電源がコイル７１に貯蔵される。そして、第１スイッチ７２がオンになり、第２スイッチ７３がオフになると、コイル７１に貯蔵された第１バッテリー電源がＤＣ負荷９０に供給される。具体的に説明すると、第１バッテリー６０の第１バッテリー電源が、第１スイッチ７２と第２スイッチ７３とのデューティー比を調節することによって昇圧又は減圧されてＤＣ負荷９０に供給されることによって、第１バッテリー６０の放電が行われる。

図４では、第１バッテリー６０が放電されて、第１バッテリー電源が第２バッテリー９２に供給されることを示したが、ＤＣリンク２０が放電されて再生可能エネルギー電源又は電力系統電源を、双方向コンバータ７０を介して第２バッテリー９２に供給することもできる。ここで、再生可能エネルギー部１０又は電力系統５０に問題が生じてＤＣリンク２０に充分な電源が貯蔵されていない場合には、第１バッテリー６０が放電されて第１バッテリー電源が第２バッテリー９２に供給される。反対に、第１バッテリー６０に充分な電源が貯蔵されていない場合には、ＤＣリンク２０が放電されて再生可能エネルギー電源又は電力系統電源が第２バッテリー９２に供給される。

ＤＣ負荷分離ステップ（Ｓ４）では、第１バッテリー６０の放電が完了すると、双方向コンバータ７０のプラグ（図１の７４）を介してＤＣ負荷９０が双方向コンバータ７０から分離される。

一方、第１バッテリーの放電モード確認ステップ（Ｓ２）にて第１バッテリー６０の放電モードが設定されない場合（すなわち、第２バッテリー９２の第２バッテリー電源が満充電電源であると確認された場合）、第１バッテリーの充電モード確認ステップ（Ｓ５）にて統合制御機８０が第１バッテリー６０の第１バッテリー電源を確認する。統合制御機８０は、第１バッテリー６０の第１バッテリー電源が満充電電源でないと確認すると、第１バッテリー６０の充電モードを設定する。ここで、統合制御機８０は、第１バッテリー６０の第１バッテリー電源を確認するために、第１ＢＭＳ６５と通信する。このために統合制御機８０と第１ＢＭＳ６５とは、互いに通信可能に構成されている。

第１バッテリー充電ステップ（Ｓ６）では、第１バッテリー６０が統合制御機８０によって設定された充電モードに応じて充電を行う。

図５に示すように、第１バッテリー６０の充電モードでは、第１スイッチ７２がオンになり、第２スイッチ７３がオフになって、第２バッテリー９２の第２バッテリー電源がコイル７１に貯蔵され、第１スイッチ７２がオフになり、第２スイッチ７３がオンになって、コイル７１に貯蔵された電源が第１バッテリー６０に供給される。具体的に説明すると、第２バッテリー９２の第２バッテリー電源が、第１スイッチ７２と第２スイッチ７３とのデューティー比を調節することによって昇圧又は減圧されて第１バッテリー６０に供給され、第１バッテリー６０の充電が行われる。そして、第１バッテリー充電ステップ（Ｓ６）にて第１バッテリー６０の充電が完了するか、又は第１バッテリーの充電モード確認ステップ（Ｓ５）にて第１バッテリー６０の充電モードが設定されない場合（すなわち、第１バッテリー６０の第１バッテリーの電源が満充電電源であると確認された場合）、ＤＣ負荷分離ステップ（Ｓ４）が行われる。

図５では、第２バッテリー９２の第２バッテリー電源が第１バッテリー６０に供給されて、第１バッテリー６０が充電されることを示したが、第２バッテリー９２の第２バッテリー電源がＤＣリンク２０に供給されてＤＣリンク２０を充電することもできる。この場合、ＤＣリンク２０に供給される第２バッテリー電源が双方向インバータ３０によってＡＣ電源にインバートされて、ＡＣ負荷４０又は電力系統５０に供給することができる。

上述したように、本発明の一実施形態に係るエネルギー貯蔵システム１００は、第１バッテリー６０に接続された双方向コンバータ７０にＤＣ負荷９０を接続することによって、インバート無しで第１バッテリー６０の電源をＤＣ負荷９０に合ったＤＣ電源にコンバートしてＤＣ負荷９０に直接供給するか、又はＤＣ負荷９０の第２バッテリー電源をＤＣ電源にコンバートして第１バッテリー６０に直接供給できる。

したがって、本発明の一実施形態に係るエネルギー貯蔵システム１００は、ＡＣ電源をＤＣ電源に変えるインバートのための別途のアダプターをＤＣ負荷９０に接続する必要がなく、ＤＣ負荷９０に供給するＤＣ電源又はＤＣ負荷９０から供給されるＤＣ電源の出力効率を上げることができる。

本発明は、添付した図面に示した実施形態を参考にして説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解することができるはずである。よって、本発明の真の保護範囲は、添付した特許請求の範囲によって決められなければならない。

１０ 再生可能エネルギー部
５０ 電力系統
６０ 第１バッテリー
６５ 第１ＢＭＳ
７０ 双方向コンバータ
８０ 統合制御機
９０ ＤＣ負荷
１００ エネルギー貯蔵システム

Claims (16)

1. 第１バッテリー電源を供給する第１バッテリーと、
   第１乃至第３入出力端を有し、前記第１バッテリーと前記第１入出力端で接続され、前記第１バッテリー電源をＤＣ電源にコンバートする双方向コンバータと、
   前記双方向コンバータと接続され、前記第１バッテリーの放電モード及び充電モードを設定して、前記第１バッテリーの放電及び充電を制御する統合制御機と、
   前記双方向コンバータに前記第２入出力端で接続され、第２バッテリー電源を供給する第２バッテリーを含むＤＣ負荷と、
   前記双方向コンバータと前記第３入出力端で接続され、再生可能エネルギー電源を供給する再生可能エネルギー部と、
   前記再生可能エネルギー部及び前記双方向コンバータの前記第３入出力端と接続され、前記再生可能エネルギー電源をインバートする双方向インバータと、
   前記双方向インバータと接続され、前記再生可能エネルギー電源が供給されるＡＣ負荷と、
   前記双方向インバータ及び前記ＡＣ負荷と接続され、前記ＡＣ負荷に電力系統電源を供給する電力系統とを備え、
   前記ＤＣ負荷は、前記第１バッテリーの放電モードにおいて前記双方向コンバータの前記第１及び第２入出力端を介して前記第１バッテリー電源が供給され、前記第１バッテリーに充分な電源が貯蔵されていない場合には、前記第１バッテリーに代わって、前記双方向コンバータの前記第３及び第２入出力端を介して前記再生可能エネルギー電源又は前記電力系統電源が供給され、前記第１バッテリーの充電モードにおいて前記第２バッテリー電源又は再生可能エネルギー電源が前記双方向コンバータの前記第２又は第３及び第１入出力端を介し、ＤＣ電源にコンバートされて前記第１バッテリーに供給されることを特徴とするエネルギー貯蔵システム。
2. 前記双方向コンバータの前記第２入出力端は、前記ＤＣ負荷の接続及び分離のためのプラグを備えていることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。
3. 前記双方向コンバータは、前記第１バッテリーの放電モードにおいて前記第１バッテリー電源を昇圧又は減圧することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエネルギー貯蔵システム。
4. 前記双方向コンバータは、前記第１バッテリーの充電モードにおいて前記第２バッテリー電源を昇圧又は減圧することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム。
5. 前記第１バッテリーと前記第１入出力端で接続される前記双方向コンバータは、
   前記第１バッテリーの第１端子と前記双方向コンバータの前記第２入出力端における第１外部端子との間に接続されるコイルと、
   前記コイルに接続される第１端子と、前記双方向コンバータの第１外部端子に接続される第２端子とを有する第１スイッチと、
   前記第１バッテリーの第２端子と前記双方向コンバータの前記第２入出力端における第２外部端子との間に接続される第１端子と、前記コイルと前記第１スイッチとの間に接続される第２端子とを有する第２スイッチと
   を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム。
6. 前記双方向コンバータは、前記第１バッテリーの放電モードにおいて前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのデューティー比が一定値以上であるとき、前記第１バッテリー電源を昇圧し、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのデューティー比が一定値未満であるとき、前記第１バッテリー電源を減圧することを特徴とする請求項５に記載のエネルギー貯蔵システム。
7. 前記双方向コンバータは、前記第１バッテリーの充電モードにおいて前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのデューティー比が一定値以上であるとき、前記第２バッテリー電源を昇圧し、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのデューティー比が一定値未満であるとき、前記第２バッテリー電源を減圧することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のエネルギー貯蔵システム。
8. 前記第１スイッチは、
   前記第１スイッチの第１端子に接続されるアノードと、前記第１スイッチの第２端子に接続されるカソードとを有する寄生ダイオードをさらに備えていることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム。
9. 前記第２スイッチは、
   前記第２スイッチの第１端子に接続されるアノードと、前記第２スイッチの第２端子に接続されるカソードとを有する寄生ダイオードをさらに備えていることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム。
10. 前記第１バッテリーの放電は、前記第１スイッチがオフになり、前記第２スイッチがオンになって、前記第１バッテリー電源が前記コイルに貯蔵された後、前記第１スイッチがオンになり、前記第２スイッチがオフになって、前記コイルに貯蔵された前記第１バッテリー電源が前記ＤＣ負荷に供給されることによって行われることを特徴とする請求項５乃至請求項９のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム。
11. 前記第１バッテリーの充電は、前記第１スイッチがオンになり、前記第２スイッチがオフになって、前記第２バッテリー電源が前記コイルに貯蔵された後、前記第１スイッチがオフになり、前記第２スイッチがオンになって、前記コイルに貯蔵された前記第２バッテリー電源が前記第１バッテリーに供給されることによって行われることを特徴とする請求項５乃至請求項１０のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム。
12. 前記ＤＣ負荷は、モバイル電子機器、ノートパソコン、飛行機又はハイブリッド自動車であることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム。
13. 前記双方向インバータは、前記再生可能エネルギー電源、前記第１バッテリー電源又は前記第２バッテリー電源をＡＣ電源にインバートして、前記ＡＣ負荷又は前記電力系統に供給することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム
14. 前記双方向インバータは、前記再生可能エネルギー電源又は前記電力系統電源をＤＣ電源にインバートして、前記双方向コンバータに供給することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム。
15. 前記双方向コンバータは、前記再生可能エネルギー電源又は前記電力系統電源をＤＣ電源にコンバートして、前記第１バッテリー又は前記第２バッテリーに供給することを特徴とする請求項１４に記載のエネルギー貯蔵システム。
16. 前記ＡＣ負荷、前記双方向インバータ及び前記電力系統の間に接続され、前記電力系統の接続及び分離を制御する系統連係機と、
    前記再生可能エネルギー部と前記双方向インバータとの間に接続され、前記再生可能エネルギー部の最大電力を抽出してＤＣ電源にコンバートし、前記再生可能エネルギー電源を出力する最大電力点追従機と、
    前記最大電力点追従機、前記双方向インバータ及び前記双方向コンバータとの間に接続され、前記最大電力点追従機から供給される前記再生可能エネルギー電源と前記双方向インバータから供給される前記電力系統電源を貯蔵するＤＣリンクと
    をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム。

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