JP5495319B2 - Power storage device - Google Patents

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Description

本発明は、交流電力と直流電力とを相互変換し、該直流電力を用いて、バッテリセルまたは複数のバッテリセルを直列に接続してなる組電池に電気エネルギーを蓄積し、バッテリセルまたは組電池から電気エネルギーを放出する蓄電装置に関する。   The present invention interconverts alternating current power and direct current power, and uses the direct current power to store electric energy in a battery cell or an assembled battery formed by connecting a plurality of battery cells in series. The present invention relates to a power storage device that discharges electrical energy from a battery.

従来から、リチウムイオン電池等のバッテリセルに電気エネルギーを蓄積し、バッテリセルから電気エネルギーを放出する蓄電装置がある。この蓄電装置は、交流電圧と直流電圧とを相互に変換するAC−DC双方向コンバータからなる電圧変換手段を備えている。
一般に、双方向電圧変換を行う電圧変換手段には、フルブリッジ回路で構成されたAC−DC双方向コンバータが用いられる(例えば、特許文献1参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, there are power storage devices that store electric energy in a battery cell such as a lithium ion battery and release the electric energy from the battery cell. This power storage device includes voltage conversion means including an AC-DC bidirectional converter that mutually converts an AC voltage and a DC voltage.
In general, an AC-DC bidirectional converter composed of a full bridge circuit is used as voltage conversion means for performing bidirectional voltage conversion (see, for example, Patent Document 1).

フルブリッジ回路で構成されたAC−DC双方向コンバータは、交流電圧に対して直流電圧を一定値より高くすることが要求される。このため、一般には、交流電圧を考慮して直流電圧(バッテリ直列数)を決定する、直流電圧の下限を考慮した交流電圧を生成するトランスを用いる、または直流電圧を交流電圧に適した電圧に昇降圧するDC−DCコンバータを用いる等の手法がとられる。   An AC-DC bidirectional converter composed of a full bridge circuit is required to make the DC voltage higher than a certain value with respect to the AC voltage. For this reason, in general, a DC voltage (number of batteries in series) is determined in consideration of the AC voltage, a transformer that generates an AC voltage in consideration of the lower limit of the DC voltage is used, or the DC voltage is changed to a voltage suitable for the AC voltage. A technique such as using a DC-DC converter that steps up and down is used.

一般に、リチウムイオン電池等のバッテリセルは、図1に示すようにSOC(State of Charge(残存容量))に対してセル電圧が変化する特性を有する。
同図に示すように、バッテリセルには、SOCの変化に対するセル電圧の変化率が相対的に小さい第1領域と、変化率が第1領域よりも大きい第2領域とが存在する。
SOCが小さい第2領域でバッテリセルを使用するとセル電圧が急速に低下するため、過放電のおそれや、セルの劣化が促進されるおそれがある。このため、バッテリセルを第2領域で使用せず、第1領域のみで使用することが合理的であり、そのように設計された蓄電装置が実用化されている(例えば、特許文献2参照)。
In general, a battery cell such as a lithium ion battery has a characteristic that the cell voltage changes with respect to SOC (State of Charge (remaining capacity)) as shown in FIG.
As shown in the figure, the battery cell has a first region in which the rate of change of the cell voltage relative to the change in SOC is relatively small, and a second region in which the rate of change is larger than the first region.
When the battery cell is used in the second region where the SOC is small, the cell voltage is rapidly lowered, so that there is a risk of overdischarge or deterioration of the cell. For this reason, it is reasonable to use the battery cell only in the first region without using it in the second region, and a power storage device designed as such has been put to practical use (for example, see Patent Document 2). .

上記蓄電装置において、フルブリッジ回路で構成されたAC−DC双方向コンバータを用いる場合、バッテリセルを第1領域のみで使用することにより、考慮すべき直流電圧の下限を高く設定することができる。このため、AC−DC双方向コンバータの交流電圧を高く設定することができ、交流電流を少なくすることができる。
さらに、交流電流を少なくすることで、より低容量、小形、低コストのスイッチング素子を用いることができ、第2領域まで使用する場合と比べて無駄の少ない合理的な設計が可能となる。
In the power storage device, when an AC-DC bidirectional converter configured with a full bridge circuit is used, the lower limit of the DC voltage to be considered can be set high by using the battery cell only in the first region. For this reason, the AC voltage of the AC-DC bidirectional converter can be set high, and the AC current can be reduced.
Furthermore, by reducing the alternating current, a switching element with a lower capacity, a smaller size, and a lower cost can be used, and a rational design with less waste compared to the case of using up to the second region is possible.

また、リチウムイオン電池等のバッテリセルを直列に接続した組電池では、長時間使用すると、自己放電の僅かな違いにより各々のバッテリセルのSOCにバラツキが生じる。バラツキが生じると、使用可能なSOCの領域が狭まるためバラツキを是正する必要がある。このため、一般に組電池を使用する場合は、SOCのバラツキを是正する機能がBMS(Battery Management System)に付加される。
BMSでは、バッテリセルのSOCを直接検出することはできないため、SOCと一定の相関関係のあるバッテリセルのセル電圧を検出し、そのバラツキを是正することにより、SOCのバラツキを是正している(例えば、特許文献3参照)。
Further, in an assembled battery in which battery cells such as lithium ion batteries are connected in series, when used for a long time, the SOC of each battery cell varies due to a slight difference in self-discharge. When the variation occurs, the usable SOC area is narrowed, and thus it is necessary to correct the variation. For this reason, when using an assembled battery generally, the function which corrects the dispersion | variation in SOC is added to BMS (Battery Management System).
In BMS, the SOC of the battery cell cannot be directly detected. Therefore, by detecting the cell voltage of the battery cell having a certain correlation with the SOC and correcting the variation, the variation in the SOC is corrected ( For example, see Patent Document 3).

特開2002−272121号公報JP 2002-272121 A 特開2005−65352号公報JP-A-2005-65352 特開2004−173345号公報JP 2004-173345 A

ところで、リチウムイオン電池等のバッテリセルは、図1に示すようなSOCとセル電圧との相関関係があるため、SOCの変化に対してバッテリセルのセル電圧の変化が相対的に大きい第2領域においてバッテリセルのセル電圧のバラツキを是正した方が、より高精度かつ迅速に行うことができる。   By the way, since battery cells, such as a lithium ion battery, have correlation with SOC and a cell voltage as shown in FIG. 1, the 2nd area | region where the change of the cell voltage of a battery cell is relatively large with respect to the change of SOC. If the variation in the cell voltage of the battery cell is corrected, the process can be performed with higher accuracy and speed.

しかしながら、フルブリッジ回路で構成されたAC−DC双方向コンバータのような交流電圧に対して直流電圧を一定値より高くすることが要求される電圧変換手段を用いた場合、第1領域のみで使用することを前提として設計すると、第2領域で正常に電圧変換を行うことができない。   However, it is used only in the first region when using voltage conversion means that requires the DC voltage to be higher than a certain value with respect to the AC voltage, such as an AC-DC bidirectional converter composed of a full bridge circuit. If it is designed on the assumption that this is done, voltage conversion cannot be performed normally in the second region.

このため、電圧変換手段が第2領域でも正常に電圧変換を行うためには、直流電圧の下限が第2領域に含まれるよう電圧変換手段を設計する必要がある。しかしながら、このような設計をすると、第1領域のみで使用する電圧変換手段と比較して、電流定格の大きな部品を用いる必要があるため設計上の無駄が多くなり、サイズおよびコストの面で劣ることになる。   For this reason, in order for the voltage conversion means to perform voltage conversion normally even in the second region, it is necessary to design the voltage conversion means so that the lower limit of the DC voltage is included in the second region. However, with such a design, it is necessary to use components with a large current rating as compared with the voltage conversion means used only in the first region, so that design waste is increased and the size and cost are inferior. It will be.

一方、第2領域でも使用できるようにし、かつ、電流定格の大きな部品を用いることを避けるために、AC−DC双方向コンバータの直流側にDC−DCコンバータを設けて、AC−DC双方向コンバータの直流電圧を昇降圧する方法がある。しかし、このように構成した場合でも、システムが複雑になり、サイズおよびコストの面で劣ることになる。   On the other hand, a DC-DC converter is provided on the DC side of the AC-DC bidirectional converter so that it can be used in the second region and a part having a large current rating is avoided. There is a method of stepping up and down the DC voltage. However, even in such a configuration, the system becomes complicated and the size and cost are inferior.

上記の問題に鑑みて、本発明は、最小限のサイズおよびコストで、直流電圧を低い電圧領域に下げても電圧変換が可能で、簡易な構成の蓄電装置を提供することを課題とする。   In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a power storage device with a simple configuration that can convert voltage even when a DC voltage is lowered to a low voltage region with a minimum size and cost.

上記の課題を解決するために、本発明に係る蓄電装置は、基準交流電圧を直流電圧に変換して少なくとも1つのバッテリセルに電気エネルギーを蓄積することができる蓄電装置であって、基準交流電圧を該基準交流電圧と電圧値が異なる変圧交流電圧に変圧する変圧手段と、変圧交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換手段とを備え、変圧手段は、一次巻線または二次巻線のいずれか一方にそれぞれ巻数の異なる位置から引き出された第1タップおよび第2タップを有するトランスと、第1タップおよび第2タップのいずれかのタップが選択されるように接続を切り替えるためのスイッチとを有し、スイッチを第1タップに接続すると、変圧手段が、基準交流電圧を第1変圧交流電圧に変圧するとともに、電圧変換手段が、第1変圧交流電圧を第1直流電圧に変換する一方、スイッチを第2タップに接続すると、変圧手段が、基準交流電圧を第1変圧交流電圧よりも電圧値が低い第2変圧交流電圧に変圧するとともに、電圧変換手段が、第2変圧交流電圧を第1直流電圧よりも電圧値が低い第2直流電圧に変換し、バッテリセルは、残存容量に対するセル電圧の変化特性において、残存容量に対するセル電圧の変化率が相対的に小さい第1領域と、変化率が第1領域よりも大きく、かつ残存容量が第1領域よりも小さい第2領域とを有するものであり、第1領域と第2領域の一方端との境界におけるセル電圧を通常使用時下限設定電圧とし、第2領域の他方端における残存容量がゼロのときのセル電圧をバッテリセル最低電圧としたとき、第1直流電圧の下限は、通常使用時下限設定電圧以上に設定され、第2直流電圧の下限は、バッテリセル最低電圧以上、かつ通常使用時下限設定電圧よりも低く設定されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a power storage device according to the present invention is a power storage device that can convert a reference AC voltage into a DC voltage and store electrical energy in at least one battery cell. And a voltage converting means for converting the transformed AC voltage into a DC voltage, the voltage transforming means being either a primary winding or a secondary winding. A transformer having a first tap and a second tap drawn from positions with different numbers of turns on either side, and a switch for switching the connection so that either the first tap or the second tap is selected. has, connecting the switch to the first tap, the transformer means, as well as transforms the reference alternating voltage to the first transformer AC voltage, the voltage conversion means, a first transformer AC voltage When the switch is connected to the second tap while the first DC voltage is converted, the transforming means transforms the reference AC voltage into the second transformed AC voltage whose voltage value is lower than the first transformed AC voltage, and the voltage converting means. However, the second transformed AC voltage is converted into a second DC voltage having a voltage value lower than that of the first DC voltage, and the battery cell has a relative change rate of the cell voltage with respect to the remaining capacity in the change characteristic of the cell voltage with respect to the remaining capacity. The first region is smaller than the first region, and the remaining capacity is smaller than the first region. The first region and one end of the second region When the cell voltage at the boundary is the lower limit setting voltage during normal use and the cell voltage when the remaining capacity at the other end of the second region is zero is the battery cell minimum voltage, the lower limit of the first DC voltage is the lower limit during normal use Setting Is set to or higher than the voltage, the lower limit of the second DC voltage, the battery cell minimum voltage or more and characterized in that it is set lower than normally used when a lower limit set voltage.

この構成によれば、簡易な構成で、基準交流電圧から電圧値が異なる2つの変圧交流電圧を発生させることができ、タップとスイッチとの接続を切り替えることにより、変圧手段から電圧変換手段に2つの変圧交流電圧のうちの1つを供給することができる。
その結果、基準交流電圧から広範囲にわたる直流電圧を出力することができる。これにより、最小限のサイズおよびコストで、直流電圧を低い電圧領域に下げても電圧変換が可能で、簡易な構成の蓄電装置を提供することができる。
また、この構成によれば、スイッチが第1タップに接続されると、第1直流電圧の下限は通常使用時下限設定電圧以上に設定され、スイッチが第2タップに接続されると、第2直流電圧の下限はバッテリセル最低電圧以上、かつ通常使用時下限設定電圧よりも低く設定される。このため、バッテリセルを第1領域で使用する場合、スイッチを第1タップに接続して、電圧変換手段に入力される第1直流電圧の下限または電圧変換手段から出力される第1直流電圧の下限を通常使用時下限設定電圧以上にすることができる。これにより、第2領域まで使用する電圧変換手段と比べて、入出力される交流電圧を高く設定することができ、無駄の少ない合理的な設計が可能となる。その一方で、スイッチが第2タップに接続されると、第1領域のみで使用することを前提とした電圧変換手段が有する設計上の合理性を大きく損なうことなく、第2領域でも正常に電圧変換を行うことができる。
According to this configuration, it is possible to generate two transformer AC voltages having different voltage values from the reference AC voltage with a simple configuration, and by switching the connection between the tap and the switch, the transformer means can convert the voltage converter means to the voltage converter means. One of the two transformed AC voltages can be supplied.
As a result, a DC voltage over a wide range can be output from the reference AC voltage. Thus, with a minimum size and cost, voltage conversion is possible even when the direct current voltage is lowered to a low voltage region, and a power storage device with a simple configuration can be provided.
According to this configuration, when the switch is connected to the first tap, the lower limit of the first DC voltage is set to be equal to or higher than the normal use lower limit setting voltage, and when the switch is connected to the second tap, The lower limit of the DC voltage is set to be equal to or higher than the battery cell minimum voltage and lower than the lower limit setting voltage during normal use. For this reason, when the battery cell is used in the first region, the switch is connected to the first tap, and the lower limit of the first DC voltage input to the voltage conversion means or the first DC voltage output from the voltage conversion means. The lower limit can be made higher than the lower limit set voltage during normal use. As a result, the input / output AC voltage can be set higher than the voltage conversion means used up to the second region, and a rational design with little waste is possible. On the other hand, when the switch is connected to the second tap, the voltage can be normally applied even in the second region without greatly impairing the design rationality of the voltage conversion means that is assumed to be used only in the first region. Conversion can be performed.

さらに、上記蓄電装置では、電圧変換手段は、フルブリッジ回路で構成されたAC−DC双方向コンバータであり、少なくとも1つのバッテリセルは、複数のバッテリセルを直列に接続してなる組電池であり、組電池を構成する各バッテリセルのセル電圧を検出する電圧検出手段と、各バッテリセルを充放電させて各バッテリセル間のセル電圧の電圧差を小さくするバランス動作を行うバランス手段とをさらに備え、バランス手段は、電圧検出手段により検出された電圧差が許容のバラツキ範囲を超え、かつスイッチが第2タップに接続されて組電池の総電圧が通常使用時下限設定電圧よりも低くなるまで各バッテリセルから電気エネルギーが放出された後に、バランス動作を行うように構成することが好ましい。Further, in the above power storage device, the voltage conversion means is an AC-DC bidirectional converter configured with a full bridge circuit, and at least one battery cell is a battery pack formed by connecting a plurality of battery cells in series. A voltage detection means for detecting a cell voltage of each battery cell constituting the assembled battery, and a balance means for performing a balance operation for charging and discharging each battery cell to reduce a voltage difference between the battery cells. The balance means is provided until the voltage difference detected by the voltage detection means exceeds an allowable variation range and the switch is connected to the second tap so that the total voltage of the assembled battery becomes lower than the lower limit set voltage during normal use. It is preferable that the balance operation is performed after electric energy is discharged from each battery cell.

この構成によれば、バランス動作を行う前に、スイッチが第2タップに接続され、各バッテリセルのセル電圧が第2領域に含まれるまで各バッテリセルから電気エネルギーが放出される。これにより、バッテリセル間のSOCのバラツキ是正に適した低い電圧領域(第2領域)で電圧変換を行うことができる。According to this configuration, before performing the balance operation, the switch is connected to the second tap, and electric energy is released from each battery cell until the cell voltage of each battery cell is included in the second region. Thereby, voltage conversion can be performed in a low voltage region (second region) suitable for correcting the SOC variation between the battery cells.

また、上記の蓄電装置のバッテリセルは、リチウムイオン電池であることを特徴とする。   The battery cell of the above power storage device is a lithium ion battery.

本発明によれば、基準交流電圧と直流電圧とを相互に変換し、バッテリセルに電気エネルギーを蓄積することが可能な蓄電装置において、最小限のサイズおよびコストで、直流電圧を低い電圧領域に下げても電圧変換が可能で、簡易な構成の蓄電装置を提供することができる。   According to the present invention, in a power storage device capable of mutually converting a reference AC voltage and a DC voltage and storing electric energy in a battery cell, the DC voltage is reduced to a low voltage region with a minimum size and cost. Even if the voltage is lowered, voltage conversion is possible, and a power storage device with a simple structure can be provided.

SOCに対するセル電圧の変化特性を示す図である。It is a figure which shows the change characteristic of the cell voltage with respect to SOC. 第1実施形態に係る蓄電装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the electrical storage apparatus which concerns on 1st Embodiment. AC−DC双方向コンバータの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of an AC-DC bidirectional converter. 第2実施形態に係る蓄電装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the electrical storage apparatus which concerns on 2nd Embodiment. SOCに対する組電池の電圧の変化特性を示す図である。It is a figure which shows the change characteristic of the voltage of an assembled battery with respect to SOC. 風力発電装置とともに使用される第2実施形態に係る蓄電装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the electrical storage apparatus which concerns on 2nd Embodiment used with a wind power generator. 第2実施形態における組電池に含まれるバッテリセルのセル電圧のバラツキを是正する第1の手法を示す図である。It is a figure which shows the 1st method of correcting the variation in the cell voltage of the battery cell contained in the assembled battery in 2nd Embodiment. 第2実施形態における組電池に含まれるバッテリセルのセル電圧のバラツキを是正する第2の手法を示す図である。It is a figure which shows the 2nd method of correcting the variation in the cell voltage of the battery cell contained in the assembled battery in 2nd Embodiment.

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1実施形態]
本実施形態に係る蓄電装置1は、図2に示すように変圧手段3と、電圧変換手段4と、電圧検出手段5と、制御手段6とからなり、交流電源7を用いてバッテリセル2に電気エネルギーを蓄積(充電)し、交流電源7側に電気エネルギーを回生させるためにバッテリセル2から電気エネルギーを放出(放電)するものである。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 2, the power storage device 1 according to the present embodiment includes a transformation means 3, a voltage conversion means 4, a voltage detection means 5, and a control means 6. Electric energy is stored (charged) and discharged (discharged) from the battery cell 2 in order to regenerate the electric energy on the AC power source 7 side.

バッテリセル2は、例えばリチウムイオン電池からなり、図1に示すようにSOC(残存容量)に対してセル電圧が変化する特性を有する。
同図に示すように、バッテリセル2には、SOCの変化に対するセル電圧の変化率が相対的に小さい第1領域と、第1領域よりも変化率が大きく、かつ第1領域よりもSOCが小さい第2領域とが存在する。
The battery cell 2 is made of, for example, a lithium ion battery, and has a characteristic that the cell voltage changes with respect to the SOC (remaining capacity) as shown in FIG.
As shown in the figure, the battery cell 2 includes a first region in which the rate of change of the cell voltage relative to the change in the SOC is relatively small, a rate of change that is greater than the first region, and an SOC that is greater than that in the first region. There is a small second region.

変圧手段3は、図2に示すように一次側に第1タップ8および第2タップ9を有するトランス10と、外部の交流電源7から供給される基準交流電圧を第1タップ8または第2タップ9を介してトランス10に入力するリレーやFET等のスイッチ11とからなる。変圧手段3は、スイッチ11を切り替えることにより変圧比を変えることができる。
具体的には、変圧手段3は、充電時にスイッチ11が第1タップ8に接続されている場合、基準交流電圧を第1変圧交流電圧に変圧し、スイッチ11が第2タップ9に接続されている場合、基準交流電圧を第2変圧交流電圧に変圧する。
一方、変圧手段3は、回生時にスイッチ11が第1タップ8に接続されている場合、第1変圧交流電圧を基準交流電圧に変圧し、第2タップ9に接続されている場合、第2変圧交流電圧を基準交流電圧に変圧する。
スイッチ11が第1タップ8に接続されている場合と、第2タップ9に接続されている場合とでは、前者の方が一次巻線の巻数が少なくなる。このため、トランス10の二次側に発生する第2変圧交流電圧は第1変圧交流電圧よりも電圧値が低くなる。
As shown in FIG. 2, the transforming means 3 includes a transformer 10 having a first tap 8 and a second tap 9 on the primary side, and a reference AC voltage supplied from an external AC power source 7 as a first tap 8 or a second tap. 9 and a switch 11 such as a relay or an FET that is input to the transformer 10 via 9. The transformer 3 can change the transformation ratio by switching the switch 11.
Specifically, when the switch 11 is connected to the first tap 8 during charging, the transformer 3 transforms the reference AC voltage to the first AC voltage, and the switch 11 is connected to the second tap 9. If so, the reference AC voltage is transformed to the second transformer AC voltage.
On the other hand, when the switch 11 is connected to the first tap 8 during regeneration, the transformer 3 transforms the first transformed AC voltage to the reference AC voltage, and when connected to the second tap 9, the second transformer Transform AC voltage to reference AC voltage.
In the case where the switch 11 is connected to the first tap 8 and the case where the switch 11 is connected to the second tap 9, the former has fewer turns of the primary winding. For this reason, the voltage value of the second transformed AC voltage generated on the secondary side of the transformer 10 is lower than that of the first transformed AC voltage.

電圧変換手段4は、交流電圧と直流電圧との間で電圧変換を行うもので、交流電圧に対して直流電圧を一定値より高くすることが要求されるものである。電圧変換手段4は、充電時に、第1変圧交流電圧を、第1直流電圧に変換するか、または第2変圧交流電圧を第1直流電圧より低い第2直流電圧に変換する。
一方、電圧変換手段4は、回生時に、第1直流電圧を、第1変圧交流電圧に変換し、第2直流電圧を、第2変圧交流電圧に変換する。
The voltage conversion means 4 performs voltage conversion between an AC voltage and a DC voltage, and is required to make the DC voltage higher than a certain value with respect to the AC voltage. The voltage converting means 4 converts the first transformed AC voltage into the first DC voltage or converts the second transformed AC voltage into a second DC voltage lower than the first DC voltage during charging.
On the other hand, the voltage conversion means 4 converts the first DC voltage into a first transformed AC voltage and converts the second DC voltage into a second transformed AC voltage during regeneration.

図1に示すように、第1領域と第2領域の一方端との境界におけるセル電圧を通常使用時下限設定電圧とし、第2領域の他方端におけるSOCがゼロのときのセル電圧をバッテリセル最低電圧としたとき、第1直流電圧の下限は通常使用時下限設定電圧以上になる(第1領域に含まれる)ように設定され、第2直流電圧の下限はバッテリセル最低電圧以上、かつ通常使用時下限設定電圧よりも低くなる(第2領域に含まれる)ように設定される。
なお、バッテリセル2は、セル電圧がバッテリセル最低電圧より低くなると過放電を起こしてしまう。
As shown in FIG. 1, the cell voltage at the boundary between the first region and one end of the second region is the lower limit set voltage during normal use, and the cell voltage when the SOC at the other end of the second region is zero is the battery cell. When the minimum voltage is set, the lower limit of the first DC voltage is set to be equal to or higher than the lower limit set voltage during normal use (included in the first region), and the lower limit of the second DC voltage is higher than the battery cell minimum voltage and It is set to be lower than the lower limit set voltage during use (included in the second region).
Note that the battery cell 2 is overdischarged when the cell voltage becomes lower than the lowest battery cell voltage.

また、電圧変換手段4としては、例えば、図3に示すようにフルブリッジ回路で構成された三相のAC−DC双方向コンバータ4Aが使用される。同図に示すように、三相のAC−DC双方向コンバータ4Aは、交流電圧を整流する交流スイッチS1〜S6と、交流スイッチS1〜S6を通過した電圧を平滑化するコンデンサC1と、ノイズを吸収するコンデンサC2〜C4およびコイルL1〜L3とからなる。
なお、交流スイッチS1〜S6の切り替えは制御手段6により行われる。このAC−DC双方向コンバータ4Aは、充電時にはAC−DCコンバータとして動作し、回生時にはDC−ACインバータとして動作する。
As the voltage conversion means 4, for example, a three-phase AC-DC bidirectional converter 4A configured with a full bridge circuit as shown in FIG. 3 is used. As shown in the figure, the three-phase AC-DC bidirectional converter 4A includes AC switches S1 to S6 that rectify AC voltage, a capacitor C1 that smoothes the voltage that has passed through the AC switches S1 to S6, and noise. It consists of capacitors C2 to C4 and coils L1 to L3 that absorb.
The switching of the AC switches S1 to S6 is performed by the control means 6. The AC-DC bidirectional converter 4A operates as an AC-DC converter during charging, and operates as a DC-AC inverter during regeneration.

電圧検出手段5は、バッテリセル2のセル電圧を検出するもので、バッテリセル2に対して並列に接続される。   The voltage detection means 5 detects the cell voltage of the battery cell 2 and is connected to the battery cell 2 in parallel.

なお、蓄電装置1は、通常、バッテリセル2のセル電圧が図1に示す通常使用時下限設定電圧(本実施形態では3.7V)よりも低くならないように、制御手段6の制御下でバッテリセル2が充放電される。このため、電圧変換手段4は、バッテリセル2が第1領域で充放電されることを前提に設計される。
したがって、第1領域だけでなく第2領域でも充放電されることも考慮して設計された電圧変換手段と比べると、本実施形態における電圧変換手段4は、考慮すべき直流電圧の下限(第1直流電圧の下限)が高くなるため、サイズおよびコストを増大させることなく、無駄の少ない合理的な設計が可能となる。
The power storage device 1 normally has a battery under the control of the control means 6 so that the cell voltage of the battery cell 2 does not become lower than the normal use lower limit setting voltage (3.7 V in this embodiment) shown in FIG. The cell 2 is charged / discharged. For this reason, the voltage conversion means 4 is designed on the assumption that the battery cell 2 is charged and discharged in the first region.
Therefore, compared with the voltage conversion means designed in consideration of charging / discharging not only in the first area but also in the second area, the voltage conversion means 4 in the present embodiment has a lower limit of the DC voltage to be considered (first Therefore, a rational design with little waste can be achieved without increasing the size and cost.

さらに、蓄電装置1は、変圧手段3を備えているため、外部の交流電源7から供給される基準交流電圧を変圧することにより電圧変換手段4に入力される交流電圧を低くすることができる。これにより、バッテリセル2が第2領域で充放電される場合であっても、蓄電装置1は、第1領域のみで使用することを前提とした電圧変換手段4が有する設計上の合理性を大きく損なうことなく、第2領域でも正常に電圧変換を行うことができる。   Furthermore, since the power storage device 1 includes the transformer unit 3, the AC voltage input to the voltage converter unit 4 can be lowered by transforming the reference AC voltage supplied from the external AC power source 7. Thereby, even when the battery cell 2 is charged / discharged in the second region, the power storage device 1 has the design rationality of the voltage conversion means 4 on the assumption that the battery cell 2 is used only in the first region. The voltage conversion can be normally performed even in the second region without significant loss.

次に、バッテリセル2や蓄電装置1を運送するために、バッテリセル2を意図的に放電させてバッテリセル2のセル電圧を第2領域まで下げ、運送後、再びセル電圧を第1領域に戻す手法について説明する。   Next, in order to transport the battery cell 2 and the power storage device 1, the battery cell 2 is intentionally discharged to lower the cell voltage of the battery cell 2 to the second region, and after transportation, the cell voltage is returned to the first region again. The method of returning will be described.

蓄電装置1では、通常、バッテリセル2のセル電圧が通常使用時下限設定電圧よりも低くならないようにバッテリセル2が充放電されるため、スイッチ11は第1タップ8に接続されている。したがって、まず、スイッチ11を切り替えて第2タップ9に接続させてバッテリセル2を放電させる。
または、バッテリセル2を放電させながら、バッテリセル2のセル電圧が使用時下限設定電圧より低くなる前にスイッチ11を切り替えて第2タップ9に接続させる。
なお、放電は、バッテリセル2に蓄電された電気エネルギーを交流電源7側に回生させる方式により行う。
In the power storage device 1, the battery cell 2 is normally charged and discharged so that the cell voltage of the battery cell 2 does not become lower than the normal use lower limit setting voltage, and therefore the switch 11 is connected to the first tap 8. Therefore, first, the switch 11 is switched and connected to the second tap 9 to discharge the battery cell 2.
Alternatively, while discharging the battery cell 2, the switch 11 is switched and connected to the second tap 9 before the cell voltage of the battery cell 2 becomes lower than the use lower limit setting voltage.
The discharge is performed by a method of regenerating the electric energy stored in the battery cell 2 to the AC power source 7 side.

そして、バッテリセル2のセル電圧が、第2領域内の所定の電圧値、例えば、SOC5%(本実施形態では3.5V)になるまでバッテリセル2を放電させる。
放電完了後、バッテリセル2や蓄電装置1を運送する。
Then, the battery cell 2 is discharged until the cell voltage of the battery cell 2 reaches a predetermined voltage value in the second region, for example, SOC 5% (3.5 V in this embodiment).
After the discharge is completed, the battery cell 2 and the power storage device 1 are transported.

運送後に、バッテリセル2のセル電圧を第1領域に戻す場合、スイッチ11を第2タップ9に接続させたまま、電圧変換手段4から出力される第2直流電圧を用いてバッテリセル2を充電させる。
そして、バッテリセル2のセル電圧が第1領域まで戻ると、スイッチ11を切り替えて第1タップ8に接続させる。
When the cell voltage of the battery cell 2 is returned to the first region after transportation, the battery cell 2 is charged using the second DC voltage output from the voltage conversion means 4 while the switch 11 is connected to the second tap 9. Let
When the cell voltage of the battery cell 2 returns to the first region, the switch 11 is switched to connect to the first tap 8.

上記のように、蓄電装置1では、スイッチ11を第2タップ9に接続させて、バッテリセル2を放電させることにより、バッテリセル2のセル電圧を第2領域まで下げることができる。
さらに、蓄電装置1では、スイッチ11を第2タップ9に接続させたまま、バッテリセル2を充電させることにより、バッテリセル2のセル電圧を第1領域まで戻すことができる。すなわち、蓄電装置1は、スイッチの切り替えにより、第1領域のみで使用することを前提とした電圧変換手段4が有する設計上の合理性を大きく損なうことなく、第2領域でも正常に電圧変換を行うことができる。
As described above, in the power storage device 1, the cell voltage of the battery cell 2 can be lowered to the second region by connecting the switch 11 to the second tap 9 and discharging the battery cell 2.
Furthermore, in the power storage device 1, the battery cell 2 can be charged while the switch 11 is connected to the second tap 9, thereby returning the cell voltage of the battery cell 2 to the first region. In other words, the power storage device 1 performs normal voltage conversion even in the second region without greatly impairing the design rationality of the voltage conversion means 4 that is assumed to be used only in the first region by switching the switch. It can be carried out.

[第2実施形態]
本実施形態に係る蓄電装置21は、図4に示すように、複数(本実施形態では3つ)のバッテリセル2A、2B、2Cを直列に接続した組電池22に、交流電源27を用いて電気エネルギーを蓄積(充電)し、交流電源27側に電気エネルギーを回生させるために組電池22から電気エネルギーを放出(放電)するものである。
[Second Embodiment]
As shown in FIG. 4, the power storage device 21 according to the present embodiment uses an AC power supply 27 for the assembled battery 22 in which a plurality (three in the present embodiment) of battery cells 2A, 2B, and 2C are connected in series. Electric energy is stored (charged), and is discharged (discharged) from the assembled battery 22 in order to regenerate the electric energy on the AC power supply 27 side.

この蓄電装置21の基本的な構成は、電圧検出手段25および電圧バランス手段28を除いて第1実施形態に係る蓄電装置1と同じである。   The basic configuration of the power storage device 21 is the same as that of the power storage device 1 according to the first embodiment except for the voltage detection means 25 and the voltage balance means 28.

電圧検出手段25は組電池22の電圧および該組電池22に含まれるバッテリセル2A、2B、2C毎のセル電圧を検出する。なお、電圧検出手段25には、バッテリセル2A、2B、2C間のセル電圧の電圧差が許容のバラツキ範囲を超えた場合に、アラーム信号を出力してユーザーに知らせる通知手段が設けられている。
なお、許容のバラツキ範囲を超えた場合とは、例えば、バッテリセル2A、2B、2Cのセル電圧の最高値と最低値との電圧差が0.1V以上になった場合、またはバッテリセル2A、2B、2Cのセル電圧の平均値に対して、バッテリセル2A、2B、2Cのうちの少なくとも一つのバッテリセルのセル電圧が0.1V以上乖離した場合等である。
The voltage detection means 25 detects the voltage of the assembled battery 22 and the cell voltage for each of the battery cells 2A, 2B, 2C included in the assembled battery 22. The voltage detection means 25 is provided with notification means for outputting an alarm signal to notify the user when the voltage difference between the cell voltages of the battery cells 2A, 2B, and 2C exceeds an allowable variation range. .
Note that when the allowable variation range is exceeded, for example, when the voltage difference between the maximum value and the minimum value of the cell voltages of the battery cells 2A, 2B, and 2C is 0.1 V or more, or the battery cell 2A, This is the case when the cell voltage of at least one of the battery cells 2A, 2B, and 2C deviates by 0.1 V or more from the average value of the cell voltages of 2B and 2C.

電圧バランス手段28は、バッテリセル2A、2B、2Cのセル電圧のバラツキを是正するためのバランス動作を行うものである。具体的には、電圧バランス手段28は、バッテリセル2A、2B、2Cを充放電させて、バッテリセル2A、2B、2C間のセル電圧の電圧差を小さくするものである。   The voltage balance means 28 performs a balance operation for correcting variations in the cell voltages of the battery cells 2A, 2B, and 2C. Specifically, the voltage balance means 28 charges / discharges the battery cells 2A, 2B, and 2C to reduce the cell voltage difference between the battery cells 2A, 2B, and 2C.

ところで、組電池22に含まれるそれぞれのバッテリセル2A、2B、2Cは、図1に示すようにSOCに対してセル電圧が変化する特性を有する。このため、図5に示すように、組電池22は全体としてもSOCに対して電圧が変化する特性を有する。
なお、蓄電装置21では、組電池22の電圧は、各バッテリセル2A、2B、2Cのセル電圧の和となる。
By the way, each battery cell 2A, 2B, 2C contained in the assembled battery 22 has the characteristic that a cell voltage changes with respect to SOC, as shown in FIG. For this reason, as shown in FIG. 5, the assembled battery 22 has the characteristic that a voltage changes with respect to SOC as a whole.
In power storage device 21, the voltage of assembled battery 22 is the sum of the cell voltages of battery cells 2A, 2B, and 2C.

なお、蓄電装置21では、通常、組電池22の電圧が図5に示す第1領域と第2領域の一方端との境界における電圧である通常使用時下限設定電圧よりも低くならないように、制御手段26の制御下で第1直流電圧を用いて組電池22が充放電される。このため、電圧変換手段24は、組電池22が第1領域で使用されることを前提に設計される。
したがって、第1領域だけでなく第2領域で使用されることも考慮して設計された電圧変換手段と比べると、本実施形態における電圧変換手段24は、考慮すべき直流電圧の下限(第1直流電圧の下限)が高くなるため、無駄の少ない合理的な設計が可能となる。
In the power storage device 21, control is usually performed so that the voltage of the assembled battery 22 does not become lower than the normal use lower limit setting voltage that is a voltage at the boundary between the first region and one end of the second region shown in FIG. 5. The battery pack 22 is charged and discharged using the first DC voltage under the control of the means 26. For this reason, the voltage conversion means 24 is designed on the assumption that the assembled battery 22 is used in the first region.
Therefore, as compared with the voltage conversion means designed in consideration of being used not only in the first area but also in the second area, the voltage conversion means 24 in the present embodiment has a lower limit of the DC voltage to be considered (first Since the lower limit of the DC voltage becomes high, a rational design with little waste is possible.

さらに、蓄電装置21は、変圧手段23を備えているため、外部の交流電源27から供給される基準交流電圧を変圧することにより電圧変換手段24に入力される交流電圧を低くすることができる。これにより、組電池22が第2領域で充放電される場合であっても、蓄電装置21は、第1領域のみで使用することを前提とした電圧変換手段24が有する設計上の合理性を大きく損なうことなく、第2領域でも正常に電圧変換を行うことができる。   Furthermore, since the power storage device 21 includes the transformer means 23, the AC voltage input to the voltage converter 24 can be lowered by transforming the reference AC voltage supplied from the external AC power supply 27. As a result, even when the assembled battery 22 is charged and discharged in the second region, the power storage device 21 has the design rationality of the voltage conversion means 24 that is assumed to be used only in the first region. The voltage conversion can be normally performed even in the second region without significant loss.

次に、組電池22のバッテリセル2A、2B、2C間に生じるセル電圧のバラツキを是正する手法について、図6〜図8を参照して説明する。   Next, a method for correcting variations in cell voltage generated between the battery cells 2A, 2B, and 2C of the assembled battery 22 will be described with reference to FIGS.

同図に示す蓄電装置21は、系統29および風力発電装置30と連系している。風力発電装置30は風速の変化により発電電力が変動するので、発電電力の平滑化を行う必要がある。具体的には、発電電力が所定の出力範囲を上回る場合は組電池22が充電され、発電電力が所定の出力範囲を下回る場合は組電池22が放電される。
なお、発電電力の平滑化は、組電池22のSOCを大きく変動させる場合があるため、平滑化が行われる場合には、組電池22のSOCを所定のSOC(容量フィードバック目標値)に近づけていく容量フィードバック制御も併せて実行される。
したがって、セル電圧のバラツキを是正する手法には、容量フィードバック制御が停止された状態でバランス動作が実行される第1の手法(図7参照)と、容量フィードバック制御とともにバランス動作が実行される第2の手法(図8参照)とがある。
The power storage device 21 shown in the figure is connected to the grid 29 and the wind power generator 30. Since the generated power fluctuates due to the change in wind speed, the wind power generator 30 needs to smooth the generated power. Specifically, the assembled battery 22 is charged when the generated power exceeds a predetermined output range, and the assembled battery 22 is discharged when the generated power falls below a predetermined output range.
Note that the smoothing of the generated power may cause the SOC of the assembled battery 22 to fluctuate greatly. Therefore, when smoothing is performed, the SOC of the assembled battery 22 is brought close to a predetermined SOC (capacity feedback target value). The capacity feedback control is also executed.
Therefore, as a method for correcting the variation in the cell voltage, a first method (see FIG. 7) in which the balance operation is executed in a state where the capacity feedback control is stopped, and a first method in which the balance operation is executed together with the capacity feedback control. There are two methods (see FIG. 8).

これらの手法ではともに、バラツキ検出後、バッテリセル2A、2B、2Cのセル電圧が、容量フィードバック制御により容量フィードバック目標値に向かって下げられる。そして、バッテリセル2A、2B、2Cのセル電圧が第2領域に含まれる前にスイッチ11が切り替えられて第2タップ9に接続される(タップ切替)。   In both of these methods, after the variation is detected, the cell voltages of the battery cells 2A, 2B, and 2C are lowered toward the capacity feedback target value by the capacity feedback control. Then, before the cell voltages of the battery cells 2A, 2B, and 2C are included in the second region, the switch 11 is switched and connected to the second tap 9 (tap switching).

第1の手法では、これに続いて、図7に示すようにバッテリセル2A、2B、2Cのセル電圧の最低値が、第2領域内のあらかじめ設定された下限電圧(例えば、3.0V)に達するまで、容量フィードバック制御により下げられる。
最低値が下限電圧に達すると、容量フィードバック制御は停止され、電圧バランス手段28によるバランス動作が開始される(バランス動作開始)。そして、バランス動作がしばらく行われた後、バッテリセル2A、2B、2Cの電力が系統29に回生されることにより(回生開始)、バッテリセル2A、2B、2Cのセル電圧が下げられる。
そして、このバランス動作と回生とが繰り返し行われ、バッテリセル2A、2B、2Cのセル電圧が下限電圧付近で実質的に一致し、バラツキが是正される。
なお、バラツキ検出から最初のバランス動作開始までは、容量フィードバック制御に替えて、バッテリセル2A、2B、2Cの電力を系統29に回生させることにより、バッテリセル2A、2B、2Cのセル電圧を下げる場合もある。
In the first method, subsequently, as shown in FIG. 7, the minimum value of the cell voltages of the battery cells 2A, 2B and 2C is set to a preset lower limit voltage (for example, 3.0 V) in the second region. Until the value is reached.
When the minimum value reaches the lower limit voltage, the capacity feedback control is stopped, and the balance operation by the voltage balance means 28 is started (balance operation start). And after balance operation is performed for a while, the electric power of battery cell 2A, 2B, 2C is regenerated to the system | strain 29 (regeneration start), and the cell voltage of battery cell 2A, 2B, 2C is lowered | hung.
Then, this balancing operation and regeneration are repeated, so that the cell voltages of the battery cells 2A, 2B, and 2C substantially match in the vicinity of the lower limit voltage, and the variation is corrected.
Note that from the detection of variation to the start of the first balance operation, the cell voltage of the battery cells 2A, 2B, and 2C is lowered by regenerating the power of the battery cells 2A, 2B, and 2C in the system 29 instead of the capacity feedback control. In some cases.

一方、第2の手法では、図8に示すようにバッテリセル2A、2B、2Cのセル電圧の最低値が、第2領域内であらかじめ設定された下限電圧(例えば、3.0V)を下回らないように、容量フィードバック制御により下げられる。
そして、容量フィードバック制御の実行中に、電圧バランス手段28によるバランス動作が開始され(バランス動作開始)、バッテリセル2A、2B、2Cのセル電圧のバラツキが是正される。
On the other hand, in the second method, as shown in FIG. 8, the minimum value of the cell voltages of the battery cells 2A, 2B, and 2C does not fall below a lower limit voltage (for example, 3.0V) set in advance in the second region. Thus, it is lowered by the capacity feedback control.
Then, during the execution of the capacity feedback control, the balance operation by the voltage balance means 28 is started (balance operation start), and the variations in the cell voltages of the battery cells 2A, 2B, 2C are corrected.

上記のように、蓄電装置21では、スイッチ11が第2タップ9に接続された後、容量フィードバック制御、または系統29への電力の回生により、バッテリセル2A、2B、2Cのセル電圧を第2領域まで下げることができる。
そして、SOCの変化に対するセル電圧の変化率が相対的に大きい第2領域でバランス動作が実行されることで、より高精度かつ迅速にバッテリセル2A、2B、2Cのセル電圧のバラツキを是正することができる。
As described above, in the power storage device 21, after the switch 11 is connected to the second tap 9, the cell voltages of the battery cells 2 </ b> A, 2 </ b> B, and 2 </ b> C are set to the second by capacity feedback control or power regeneration to the system 29. Can be lowered to the area.
Then, the balance operation is executed in the second region where the change rate of the cell voltage with respect to the change in the SOC is relatively large, thereby correcting the variation in the cell voltages of the battery cells 2A, 2B, and 2C more quickly. be able to.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment.

例えば、上記実施形態に係る蓄電装置1、21では、SOCに対するセル電圧の変化特性において、第1領域と第2領域とが存在するバッテリセル2、2A、2B、2Cを用いているため、スイッチ11が第1タップ8に接続されると、基準交流電圧に基づいて第1変圧交流電圧を生成され、第2タップ9に接続されると、第1変圧交流電圧よりも電圧値が低い第2変圧交流電圧を生成される2段階切替方式を採用したが、SOCに対するセル電圧の変化特性において、3つ以上の領域が存在するバッテリセルを用いる場合は、3段階以上の切替方式を採用することもできる。   For example, the power storage devices 1 and 21 according to the above embodiment use the battery cells 2, 2 </ b> A, 2 </ b> B, and 2 </ b> C in which the first region and the second region exist in the change characteristics of the cell voltage with respect to the SOC. When 11 is connected to the first tap 8, a first transformed AC voltage is generated based on the reference AC voltage, and when connected to the second tap 9, the second voltage value is lower than the first transformed AC voltage. Although a two-stage switching method for generating a transformer AC voltage has been adopted, if a battery cell having three or more regions in the cell voltage change characteristics with respect to the SOC is used, a three-step or more switching method should be adopted. You can also.

また、蓄電装置1、21では、交流電源7、27(系統29)に対して蓄電した電気エネルギーを回生させる方式によりバッテリセル2、2A、2B、2Cの放電を行っているが、交流電源7に替えて放電手段を接続するか、バッテリセル2、2A、2B、2Cに放電手段を接続してバッテリセル2、2A、2B、2Cを放電させる等の方式により行ってもよい。   In the power storage devices 1 and 21, the battery cells 2, 2A, 2B, and 2C are discharged by a method of regenerating electrical energy stored in the AC power sources 7 and 27 (system 29). Instead of this, the discharging means may be connected, or the discharging means may be connected to the battery cells 2, 2A, 2B, and 2C to discharge the battery cells 2, 2A, 2B, and 2C.

さらに、蓄電装置1、21では、三相に対応した変圧手段3、23および電圧変換手段4、24を用いたが、単相に対応したものを用いてもよい。   Further, in the power storage devices 1 and 21, the transformers 3 and 23 and the voltage converters 4 and 24 corresponding to the three phases are used, but those corresponding to the single phase may be used.

また、変圧手段3、23では、二次側の電圧に比べて一次側の電圧の方が高くなることが多いため、第1タップ8および第2タップ9をトランス10の一次側に設けたが、二次側の電圧の方が高くなる場合は、二次側にタップを設けてもよい。   In the transformer means 3 and 23, the primary side voltage is often higher than the secondary side voltage, so the first tap 8 and the second tap 9 are provided on the primary side of the transformer 10. When the secondary side voltage is higher, a tap may be provided on the secondary side.

また、バッテリセル2、2A、2B、2Cは、リチウムイオン電池に限らず、様々な二次電池を用いることができる。   The battery cells 2, 2A, 2B, and 2C are not limited to lithium ion batteries, and various secondary batteries can be used.

また、変圧手段3、23のスイッチ11や、電圧バランス手段28は、制御手段6、26によって制御されていてもよく、外部から手動により制御されていてもよい。   Further, the switch 11 and the voltage balance means 28 of the transformer means 3 and 23 may be controlled by the control means 6 and 26, or may be manually controlled from the outside.

1、21 蓄電装置
2、2A、2B、2C バッテリセル
22 組電池
3、23 変圧手段
4、24 電圧変換手段
5、25 電圧検出手段
6、26 制御手段
7、27 交流電源
8 第1タップ
9 第2タップ
10 トランス
11 スイッチ
28 電圧バランス手段
29 系統
30 風力発電装置
1, 2 1 Power storage device 2, 2 A, 2 B, 2 C Battery cell 22 Battery assembly 3, 23 Transformer means 4, 24 Voltage converter means 5, 25 Voltage detector means 6, 26 Control means 7, 27 AC power supply 8 First tap 9 First 2 tap 10 transformer 11 switch 28 voltage balance means 29 system 30 wind turbine generator

Claims (3)

基準交流電圧を直流電圧に変換して少なくとも1つのバッテリセルに電気エネルギーを蓄積することができる蓄電装置であって、
前記基準交流電圧を該基準交流電圧と電圧値が異なる変圧交流電圧に変圧する変圧手段と、
前記変圧交流電圧を前記直流電圧に変換する電圧変換手段とを備え、
前記変圧手段は、一次巻線または二次巻線のいずれか一方にそれぞれ巻数の異なる位置から引き出された第1タップおよび第2タップを有するトランスと、前記第1タップおよび前記第2タップのいずれかのタップが選択されるように接続を切り替えるためのスイッチとを有し、
前記スイッチを前記第1タップに接続すると、前記変圧手段が、前記基準交流電圧を第1変圧交流電圧に変圧するとともに、前記電圧変換手段が、前記第1変圧交流電圧を第1直流電圧に変換する一方、
前記スイッチを前記第2タップに接続すると、前記変圧手段が、前記基準交流電圧を前記第1変圧交流電圧よりも電圧値が低い第2変圧交流電圧に変圧するとともに、前記電圧変換手段が、前記第2変圧交流電圧を前記第1直流電圧よりも電圧値が低い第2直流電圧に変換し、
前記バッテリセルは、残存容量に対するセル電圧の変化特性において、残存容量に対するセル電圧の変化率が相対的に小さい第1領域と、前記変化率が前記第1領域よりも大きく、かつ残存容量が前記第1領域よりも小さい第2領域とを有するものであり、
前記第1領域と前記第2領域の一方端との境界におけるセル電圧を通常使用時下限設定電圧とし、前記第2領域の他方端における残存容量がゼロのときのセル電圧をバッテリセル最低電圧としたとき、
前記第1直流電圧の下限は、前記通常使用時下限設定電圧以上に設定され、
前記第2直流電圧の下限は、前記バッテリセル最低電圧以上、かつ前記通常使用時下限設定電圧よりも低く設定される
ことを特徴とする蓄電装置。
A power storage device capable of converting a reference AC voltage into a DC voltage and storing electrical energy in at least one battery cell,
Transforming means for transforming the reference alternating voltage into a transforming alternating voltage having a voltage value different from that of the reference alternating voltage;
Voltage conversion means for converting the transformed AC voltage into the DC voltage,
The transformer means includes either a transformer having a first tap and a second tap drawn from a position having a different number of turns in either the primary winding or the secondary winding, and any of the first tap and the second tap. And a switch for switching the connection so that the tap is selected,
When the switch is connected to the first tap, the transforming means transforms the reference AC voltage into a first transforming AC voltage, and the voltage converting means converts the first transforming AC voltage into a first DC voltage. While
When the switch is connected to the second tap, the transformer means transforms the reference AC voltage into a second transformer AC voltage having a voltage value lower than that of the first transformer AC voltage, and the voltage converter means Converting the second transformed AC voltage into a second DC voltage having a voltage value lower than that of the first DC voltage;
The battery cell includes a first region in which a change rate of the cell voltage with respect to the remaining capacity is relatively small in a change characteristic of the cell voltage with respect to the remaining capacity, the change rate is larger than the first region, and the remaining capacity is A second region smaller than the first region,
The cell voltage at the boundary between the first region and one end of the second region is defined as a normal use lower limit setting voltage, and the cell voltage at the other end of the second region is zero as the battery cell minimum voltage. When
The lower limit of the first DC voltage is set to be equal to or higher than the normal use lower limit setting voltage,
The power storage device , wherein a lower limit of the second DC voltage is set to be equal to or higher than the battery cell minimum voltage and lower than the normal use lower limit setting voltage .
前記電圧変換手段は、フルブリッジ回路で構成されたAC−DC双方向コンバータであり、
前記少なくとも1つのバッテリセルは、複数のバッテリセルを直列に接続してなる組電池であり、
前記組電池を構成する各バッテリセルのセル電圧を検出する電圧検出手段と、
前記各バッテリセルを充放電させて前記各バッテリセル間のセル電圧の電圧差を小さくするバランス動作を行うバランス手段とをさらに備え、
前記バランス手段は、前記電圧検出手段により検出された前記電圧差が許容のバラツキ範囲を超え、かつ前記スイッチが前記第2タップに接続されて前記各バッテリセルのセル電圧が前記通常使用時下限設定電圧よりも低くなるまで前記各バッテリセルから電気エネルギーが放出された後に、前記バランス動作を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の蓄電装置。
The voltage conversion means is an AC-DC bidirectional converter composed of a full bridge circuit,
The at least one battery cell is an assembled battery formed by connecting a plurality of battery cells in series,
Voltage detecting means for detecting a cell voltage of each battery cell constituting the assembled battery;
Balance means for performing a balance operation to charge and discharge each battery cell to reduce the voltage difference of the cell voltage between each battery cell;
The balance means is configured such that the voltage difference detected by the voltage detection means exceeds an allowable variation range, and the switch is connected to the second tap so that the cell voltage of each battery cell is set to the lower limit during normal use. The power storage device according to claim 1 , wherein the balance operation is performed after electric energy is released from each of the battery cells until the voltage becomes lower than a voltage .
前記バッテリセルは、リチウムイオン電池である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の蓄電装置。
The power storage device according to claim 1 or 2, wherein the battery cell is a lithium ion battery .
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