JP5507946B2 - Battery control unit - Google Patents
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Description
この発明は、負荷に電力を供給するバッテリを制御するバッテリ制御ユニットに関する。 The present invention relates to a battery control unit that controls a battery that supplies power to a load.
従来、バッテリからの電力を各種負荷に供給する配電システムが存在する。配電システムにおけるバッテリは余剰電力の蓄電のみならず、商用電力の停電時に非常用の電力として使用される。例えば、特許文献1に示される配電システムにおいては、停電等の非常時に備えて、次のようなバッテリ充放電制御がされる。すなわち、バッテリには、予め非常用電力として、所定値のSOC(State Of Charge)が確保されている。SOCとはバッテリの残量率を示す指標であり、0〜100%の数値で表される。SOCが100%の場合には、バッテリは満充電状態であり、SOCが0%の場合は、バッテリの残容量がゼロの状態である。従って、放電によりバッテリのSOCが所定値、例えば、20%以下となった場合には、以降の放電を停止するとともに、充電を開始する。この制御により、非常用電力が確実に確保されて、停電時においても、必要最低限の負荷に電力を供給できる。 Conventionally, there is a power distribution system that supplies electric power from a battery to various loads. The battery in the power distribution system is used not only for the storage of surplus power but also as emergency power during a commercial power outage. For example, in the power distribution system disclosed in Patent Document 1, the following battery charge / discharge control is performed in preparation for an emergency such as a power failure. That is, a predetermined state of charge (SOC) is secured in advance as emergency power in the battery. The SOC is an index indicating the remaining battery rate, and is represented by a numerical value of 0 to 100%. When the SOC is 100%, the battery is fully charged, and when the SOC is 0%, the remaining capacity of the battery is zero. Accordingly, when the SOC of the battery becomes a predetermined value, for example, 20% or less due to the discharge, the subsequent discharge is stopped and the charging is started. With this control, emergency power can be reliably ensured, and power can be supplied to the minimum necessary load even during a power failure.
ところで、上記バッテリは、充放電を繰り返すこと等により劣化する。バッテリの劣化に伴いバッテリの有効容量は減少する。例えば、新品バッテリにおける有効容量が100Whであったが、劣化により同バッテリの有効容量は20Wh減少し、有効容量が80Whとなったとする。このような状況において、非常時に備えてバッテリのSOCが20%だけ確保されたとしても、劣化の有無によりバッテリの残容量は異なる。具体的には、新品バッテリでは20Whの電力量が確保されるのに対し、上記劣化したバッテリでは、16Whの電力量しか確保されない。この問題は、バッテリの劣化が進むにつれて顕著になる。このように、バッテリの劣化により、非常時に確保される電力量は小さくなるため、非常時に必要な電力量が確保できないおそれがあった。 By the way, the said battery deteriorates by repeating charging / discharging. As the battery deteriorates, the effective capacity of the battery decreases. For example, it is assumed that the effective capacity of a new battery is 100 Wh, but the effective capacity of the battery is reduced by 20 Wh due to deterioration, and the effective capacity is 80 Wh. In such a situation, even if only 20% of the SOC of the battery is secured in preparation for an emergency, the remaining capacity of the battery varies depending on the presence or absence of deterioration. Specifically, a new battery secures an electric energy of 20 Wh, whereas the deteriorated battery secures only an electric energy of 16 Wh. This problem becomes more prominent as the battery deteriorates. As described above, since the amount of power secured in an emergency is reduced due to the deterioration of the battery, there is a possibility that the amount of power required in an emergency cannot be secured.
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、非常用に必要とされるバッテリの電力量を確実に確保することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to reliably secure the amount of battery power required for emergency use.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項1に記載の発明は、電気負荷に電力を供給する複数のバッテリと、前記複数のバッテリの放電及び充電を制御するとともに、前記複数のバッテリを通常時に使用される通常用の前記バッテリ群、及び停電時に使用される非常用の前記バッテリ群として割り当てる制御部と、を備えたバッテリ制御ユニットにおいて、前記非常用のバッテリ群の有効容量を検出する有効容量検出手段、を備え、前記有効容量検出手段は、前記非常用バッテリ群について、満充電状態に対して所定のバッテリ残量率になったタイミングでの放電量を算出し、前記バッテリ残量率と前記放電量とに基づいて前記非常用バッテリ群の有効容量を検出し、前記制御部は、前記有効容量検出手段の検出結果に基づき、前記非常用のバッテリ群の有効容量が不足していると判断した場合に、自動で非常用に割り当てる前記バッテリの数を増加させることをその要旨としている。
Hereinafter, means for achieving the above-described object and its operation and effects will be described.
The invention according to claim 1 controls a plurality of batteries for supplying electric power to an electric load, and discharge and charging of the plurality of batteries, and the battery group for normal use in which the plurality of batteries are normally used. And an effective capacity detecting means for detecting an effective capacity of the emergency battery group, in a battery control unit comprising: a control unit assigned as the emergency battery group used at the time of a power failure, and the effective capacity The detecting means calculates a discharge amount at a timing when a predetermined battery remaining rate is reached with respect to a fully charged state for the emergency battery group, and the emergency battery group is based on the battery remaining rate and the discharged amount. detecting the effective capacity of use of the battery groups, the control unit, based on said detection result of the effective capacitance detection unit, missing effective capacity of the battery group of the emergency is And when it is determined, and the gist thereof to increase the number of the battery to be allocated for very automatically.
同構成によれば、バッテリ劣化等により非常用のバッテリ群の有効容量が不足していると判断されたとき、通常用のバッテリ群のうち少なくとも1つ以上のバッテリが非常用のバッテリ群に加えられる。これにより、非常用のバッテリ群の有効容量を増やすことができ、停電に備え十分な電力量を確保することができる。 According to the configuration, when it is determined that the effective capacity of the emergency battery group is insufficient due to battery deterioration or the like, at least one of the normal battery groups is added to the emergency battery group. It is done. As a result, the effective capacity of the emergency battery group can be increased, and a sufficient amount of power can be secured in preparation for a power failure.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のバッテリ制御ユニットにおいて、前記有効容量検出手段は、前記非常用のバッテリ群の放電電流及びバッテリ電圧を検出する電流電圧検出手段であり、前記制御部は、前記非常用のバッテリ群を所定のタイミングで放電したとき、前記電流電圧検出手段の検出結果に基づき放電量を算出し、同算出された放電量が、停電時において必要とされる前記バッテリ群の有効容量にて放電されたときの放電量に基づき設定される放電しきい値未満となったとき、前記非常用のバッテリ群の有効容量が不足していると判断して、自動で非常用に割り当てる前記バッテリの数を増加させることをその要旨としている。 According to a second aspect of the present invention, in the battery control unit according to the first aspect, the effective capacity detection means is a current voltage detection means for detecting a discharge current and a battery voltage of the emergency battery group, and When the emergency battery group is discharged at a predetermined timing, the control unit calculates a discharge amount based on the detection result of the current / voltage detection means, and the calculated discharge amount is required at the time of power failure. When it becomes less than the discharge threshold set based on the discharge amount when discharged at the effective capacity of the battery group, it is determined that the effective capacity of the emergency battery group is insufficient, and The main point is to increase the number of batteries allocated for emergency use.
同構成によれば、電流電圧検出手段が検出する非常用のバッテリ群の放電電流及びバッテリ電圧に基づき、放電量が算出される。ここで、劣化によりバッテリの有効電池容量は小さくなるのに伴い、同バッテリの放電量は小さくなる。従って、非常用のバッテリ群の放電量と放電しきい値との比較に基づき、同バッテリ群の有効容量が十分であるか否かの判断が可能である。ここで、放電しきい値は、停電時において必要とされる有効容量にて放電されたときの放電量に基づき設定される。すなわち、非常用のバッテリ群の放電量が放電しきい値未満の場合には、同バッテリ群の有効容量が不足していると判断され、自動で非常用のバッテリの数が増やされる。これにより、非常用のバッテリ群の有効容量を増やすことができ、停電時に十分な電力量を確保することができる。 According to this configuration, the discharge amount is calculated based on the discharge current and battery voltage of the emergency battery group detected by the current / voltage detection means. Here, as the effective battery capacity of the battery decreases due to deterioration, the discharge amount of the battery decreases. Therefore, it is possible to determine whether the effective capacity of the battery group is sufficient based on the comparison between the discharge amount of the emergency battery group and the discharge threshold. Here, the discharge threshold is set based on the amount of discharge when discharged with the effective capacity required at the time of a power failure. That is, when the discharge amount of the emergency battery group is less than the discharge threshold, it is determined that the effective capacity of the battery group is insufficient, and the number of emergency batteries is automatically increased. Thereby, the effective capacity | capacitance of the battery group for emergency can be increased, and sufficient electric energy can be ensured at the time of a power failure.
本発明によれば、バッテリ制御ユニットにおいて、非常用に必要とされるバッテリの電力量を確実に確保することができる。 According to the present invention, in the battery control unit, it is possible to ensure the amount of battery power required for emergency use.
以下、本発明にかかるバッテリ制御ユニットを配電システムに具体化した第1の実施形態について図1〜図4を参照して説明する。
図1に示すように、住宅には、宅内に設置された各種機器(照明機器、エアコン、家電、オーディオビジュアル機器等)に電力を供給する配電システム1が設けられている。配電システム1は、家庭用の商用交流電源(AC電源)2の電力の他に、太陽光により発電する太陽電池3の電力も各種機器に供給する。また、配電システム1は、物質の化学反応により発電する燃料電池4も電源として使用されている。配電システム1は、直流電源(DC電源)を入力して動作するDC機器5の他に、交流電源(AC電源)を入力して動作するAC機器6にも電力を供給する。
Hereinafter, a first embodiment in which a battery control unit according to the present invention is embodied in a power distribution system will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, a home is provided with a power distribution system 1 that supplies power to various devices (such as lighting devices, air conditioners, home appliances, and audiovisual devices) installed in the home. The power distribution system 1 supplies various devices with electric power of a
配電システム1には、同システム1の分電盤としてコントロールユニット7及びDC分電盤(直流ブレーカ内蔵)8が設けられている。また、配電システム1には、住宅のDC機器5の動作を制御する機器として制御ユニット9及びリレーユニット10が設けられている。
The power distribution system 1 is provided with a control unit 7 and a DC power distribution board (built-in DC breaker) 8 as a power distribution board of the system 1. The power distribution system 1 is provided with a
コントロールユニット7には、交流電源を分岐させるAC分電盤11が交流系電力線12を介して接続されている。コントロールユニット7は、このAC分電盤11を介して商用交流電源2及び燃料電池4に接続されるとともに、直流系電力線13を介して太陽電池3に接続されている。コントロールユニット7は、AC分電盤11から交流電力を取り込むとともに太陽電池3から直流電力を取り込み、これら電力を機器電源として所定の直流電力に変換する。そして、コントロールユニット7は、この変換後の直流電力を、直流系電力線14を介してDC分電盤8に出力したり、又は直流系電力線15を介してバッテリユニット16に出力して同電力を蓄電したりする。バッテリユニット16は、例えば停電時等のバックアップ電源として使用される。コントロールユニット7は、交流電力を取り込むのみならず、太陽電池3やバッテリユニット16の直流電力を交流電力に変換してAC分電盤11に供給する。コントロールユニット7は、信号線17を介してDC分電盤8とデータのやり取りを実行する。
An
DC分電盤8は、直流電力対応の一種のブレーカである。DC分電盤8は、コントロールユニット7から入力した直流電力を分岐させ、その分岐後の直流電力を、直流系電力線18を介して制御ユニット9に出力したり、直流系電力線19を介してリレーユニット10に出力したりする。また、DC分電盤8は、信号線20を介して制御ユニット9とデータのやり取りをしたり、信号線21を介してリレーユニット10とデータのやり取りをしたりする。
The DC distribution board 8 is a kind of breaker that supports DC power. The DC distribution board 8 branches the DC power input from the control unit 7 and outputs the branched DC power to the
制御ユニット9には、複数のDC機器5が接続されている。これらDC機器5は、直流電力及びデータの両方を1対の線によって搬送可能な直流供給線路22を介して制御ユニット9と接続されている。直流供給線路22は、DC機器の電源となる直流電圧に、高周波の搬送波によりデータを電送する通信信号を重畳する、いわゆる電力線搬送通信により、1対の線で電力及びデータの両方をDC機器5に搬送する。制御ユニット9は、直流系電力線18を介してDC機器5の直流電源を取得し、DC分電盤8から信号線20を介して得る動作指令を基に、どのDC機器5をどのように制御するのかを把握する。そして、制御ユニット9は、指示されたDC機器5に直流供給線路22を介して直流電圧及び動作指令を出力し、DC機器5の動作を制御する。
A plurality of
制御ユニット9には、宅内のDC機器5の動作を切り換える際に操作するスイッチ23が直流供給線路22を介して接続されている。また、制御ユニット9には、例えば赤外線リモートコントローラからの発信電波を検出するセンサ24が直流供給線路22を介して接続されている。よって、DC分電盤8からの動作指示のみならず、スイッチ23の操作やセンサ24の検知によっても、直流供給線路22に通信信号を流してDC機器5が制御される。
A
リレーユニット10には、複数のDC機器5がそれぞれ個別の直流系電力線25を介して接続されている。リレーユニット10は、直流系電力線19を介してDC機器5の直流電源を取得し、DC分電盤8から信号線21を介して得る動作指令を基に、どのDC機器5を動作させるのかを把握する。そして、リレーユニット10は、指示されたDC機器5に対し、内蔵のリレーにて直流系電力線25への電源供給をオンオフすることで、DC機器5の動作を制御する。また、リレーユニット10には、DC機器5を手動操作するための複数のスイッチ26が接続されており、スイッチ26の操作によって直流系電力線25への電源供給をリレーにてオンオフすることにより、DC機器5が制御される。
A plurality of
DC分電盤8には、例えば壁コンセントや床コンセントの態様で住宅に建て付けられた直流コンセント27が直流系電力線28を介して接続されている。この直流コンセント27にDC機器のプラグ(図示略)を差し込めば、同機器に直流電力を直接供給することが可能である。
The DC distribution board 8 is connected to a DC outlet 27 built in a house in the form of a wall outlet or a floor outlet, for example, via a
また、AC分電盤11及び商用交流電源2との間には、商用交流電源2の使用量を遠隔検針可能な電力メータ29が接続されている。電力メータ29には、商用電源使用量の遠隔検針の機能のみならず、例えば電力線搬送通信や無線通信の機能が搭載されている。電力メータ29は、電力線搬送通信や無線通信等を介して検針結果を電力会社等に送信する。
Further, between the
配電システム1には、宅内の各種機器をネットワーク通信によって制御可能とするネットワークシステム30が設けられている。ネットワークシステム30には、同システム30のコントロールユニットとして宅内サーバ31が設けられている。宅内サーバ31は、インターネットなどのネットワークNを介して宅外の管理サーバ32と接続されるとともに、信号線33を介して宅内機器34に接続されている。また、宅内サーバ31は、DC分電盤8から直流系電力線35を介して取得する直流電力を電源として動作する。
The power distribution system 1 is provided with a
宅内サーバ31には、ネットワーク通信による宅内の各種機器の動作制御を管理するコントロールボックス36が信号線37を介して接続されている。コントロールボックス36は、信号線17を介してコントロールユニット7及びDC分電盤8に接続されるとともに、直流供給線路38を介してDC機器5を直接制御可能である。コントロールボックス36には、例えば使用したガス量や水道量を遠隔検針可能なガス/水道メータ39が接続されるとともに、ネットワークシステム30の操作パネル40に接続されている。操作パネル40には、例えばドアホン子器やセンサやカメラからなる監視機器41が接続されている。
A
宅内サーバ31は、ネットワークNを介して宅内の各種機器の動作指令を入力すると、コントロールボックス36に指示を通知して、各種機器が動作指令に準じた動作をとるようにコントロールボックス36を動作させる。また、宅内サーバ31は、ガス/水道メータ39から取得した各種情報を、ネットワークNを通じて管理サーバ32に提供可能であるとともに、監視機器41で異常検出があったことを操作パネル40から受け付けると、その旨もネットワークNを通じて管理サーバ32に提供する。
When the in-
次に、コントロールユニット7及びバッテリユニット16周辺の具体的構成について説明する。図2に示すように、コントロールユニット7は、太陽電池DC−DCコンバータ(以下、太陽電池コンバータ称す)53と、双方向コンバータ58とを備える。
Next, a specific configuration around the control unit 7 and the
太陽電池コンバータ53は、太陽電池3から入力される直流電力を適切な直流電力に変換してDC分電盤8及び双方向コンバータ58に出力する。
双方向コンバータ58は、太陽電池3及びバッテリユニット16からの直流電力を交流に変換するとともに、AC電源2及び燃料電池4からの交流電力を直流に変換する。
The
The
バッテリユニット16は、制御部51と、第1DC―DCコンバータ(以下、第1コンバータ称す)55と、第2DC―DCコンバータ(以下、第2コンバータ称す)56と、
第1〜第8バッテリ61〜68と、スイッチング装置59と、電流検出センサ70と、電圧検出センサ71とからなる。
The
The first to
本例において、新品時における各バッテリ61〜68の有効容量は等しく、各バッテリ61〜68はバッテリセルからなる。また、初期設定においては、第1〜第4バッテリ61〜64は停電時に使用される非常用に割り当てられ、第5〜第8バッテリ65〜68は通常時に使用される通常用に割り当てられている。
In this example, the effective capacities of the
制御部51は、不揮発性のメモリ51aを備え、メモリ51aには、後述する非常用電力確保プログラム、各種しきい値等が記憶されている。また、制御部51は、放電時間Tを計測するタイマ51bを備える。制御部51は、第1コンバータ55に放電に関する指令信号を出力し、第2コンバータ56に充電に関する指令信号を出力する。第1コンバータ55は、当該指令信号に基づき、第1〜第8バッテリ61〜68からの電力を直流系電力線14に適切な電力に変換して出力し、第2コンバータ56は、当該指令信号に基づき、直流系電力線14からの電力を第1〜第8バッテリ61〜68に適切な電力に変換して出力する。
The
また、スイッチング装置59は、第1〜第8バッテリ61〜68及び両コンバータ55,56間に設けられるとともに、制御部51からの指令信号に基づき、第1〜第8バッテリ61〜68を両コンバータ55,56に接続するスイッチング動作をする。すなわち、スイッチング装置59は、複数のスイッチング素子で構成される。初期設定においては、制御部51により、通常用の第5〜第8バッテリ65〜68が両コンバータ55,56に直列接続されていて、非常用の第1〜第4バッテリ61〜64は両コンバータ55,56に接続されていない。なお、第1〜第4バッテリ61〜64は、非常時に備えて満充電状態とされているものの、両コンバータ55,56に接続されていないところ第1〜第4バッテリ61〜64からの電力がDC機器5等に供給されることはない。
In addition, switching
電流検出センサ70は、直流系電力線15に設けられて、第1コンバータ55の出力電流I1を検出し、当該検出結果を制御部51に出力する。
電圧検出センサ71は、第1コンバータ55及びスイッチング装置59間における電圧Vbを検出し、当該検出結果を制御部51に出力する。なお、電流検出センサ70及び電圧検出センサ71は電流電圧検出手段及び有効容量検出手段に相当する。
The
The voltage detection sensor 71 detects the voltage Vb between the
制御部51は、電圧検出センサ71により検出される電圧Vbに基づき、バッテリ残量率を示す指標であるSOC(State Of Charge)を算出する。具体的には、満充電時における第1〜第4バッテリ61〜64の電圧Vbを基準電圧Vmとすると、「(検出電圧Vb/基準電圧Vm)×100」でSOCがパーセントで算出される。よって、図3のグラフに示すように、電圧Vb及びSOCには比例関係があり、電圧Vbの低下に伴いSOCも低下する。
Based on voltage Vb detected by voltage detection sensor 71,
ところで、一般的にバッテリは、時間の経過とともに劣化する。このバッテリの劣化に伴いバッテリの有効容量は減少する。例えば、新品のバッテリは、最大100Whの電力量を蓄えられるのに対し、同新品電池と同一種類の劣化した劣化バッテリは、有効容量が20Wh減少し、最大80Whの電力量しか蓄えられない。よって、例えば、第1〜第4バッテリ61〜64が劣化した場合、満充電状態にあっても非常用に十分な電力量が蓄えられないおそれがある。
By the way, the battery generally deteriorates with the passage of time. As the battery deteriorates, the effective capacity of the battery decreases. For example, a new battery can store a maximum amount of power of 100 Wh, whereas a deteriorated battery of the same type as that of the new battery has an effective capacity reduced by 20 Wh and can store only a maximum amount of power of 80 Wh. Therefore, for example, when the first to
そこで、制御部51は、所定周期毎(例えば、1ヶ月毎)に非常用電力確保プログラムを実行する。当該プログラムは、図4のフローチャートに示す処理手順に従って実行される。
Therefore, the
まず、制御部51は、第2コンバータ56を通じて、自然放電等により電力消耗した第1〜第4バッテリ61〜64を満充電状態とする(S101)。そして、制御部51は、第1コンバータ55を通じて、満充電状態となった第1〜第4バッテリ61〜64の放電を開始する(S102)。このとき、制御部51は、タイマ51bを通じて第1〜第4バッテリ61〜64の放電に要する時間Tの測定を開始するとともに、電流検出センサ70及び電圧検出センサ71を通じて電流I1及び電圧Vbの測定を開始する。
First, the
すなわち、図3のグラフに示すように、第1〜第4バッテリ61〜64の電圧Vbは、満充電時における4.2Vから放電することで徐々に低下していく。そして、制御部51は、電圧Vbが電圧しきい値Va以下となったとき(S103でYES)、放電を停止する(S104)。このとき、制御部51は、時間T、電流I1及び電圧Vbの測定を終了する。なお、本例において、電圧しきい値Vaは、3.6Vに設定されているとともに、電圧Vbが電圧しきい値Vaとなったときに、第1〜第4バッテリ61〜64のSOCは50%となる。
That is, as shown in the graph of FIG. 3, the voltage Vb of the first to
そして、制御部51は、上記各々測定された時間T、電流I1及び電圧Vbの積により第1〜第4バッテリ61〜64の放電量Poutを算出する(S105)。さらに、制御部51は、放電量Pout及び予め設定される放電しきい値Paを比較する(S106)。ここで、放電量Poutは、第1〜第4バッテリ61〜64の有効容量に応じた値となる。例えば、SOCを100%から50%に遷移させた場合、有効容量が100Whのバッテリからの放電量は50Whであるのに対し、有効容量が80Whのバッテリからの放電量は40Whである。よって、SOCを100%から50%に遷移させたときの放電量Poutから第1〜第4バッテリ61〜64の有効容量を推算できる。これに基づき放電しきい値Paは、第1〜第4バッテリ61〜64の有効容量が非常時に必要な電力量以上となるように設定される。
And the
放電量Poutが放電しきい値Pa未満となったとき(S106でYES)、制御部51は、スイッチング装置59を通じて、非常用の第1〜第4バッテリ61〜64に第5バッテリ65を追加する(S107)。これにより、第1〜第5バッテリ61〜65の有効容量は増え、非常時に必要な電力量を第1〜第5バッテリ61〜65により蓄電可能となる。この場合、第6〜第8バッテリ66〜68が通常用として、第1〜第5バッテリ61〜65が非常用として使用される。なお、次回の非常用電力確保プログラムは、第1〜第5バッテリ61〜65が非常用として、第6〜第8バッテリ66〜68が通常用として実行される。
When the discharge amount Pout becomes less than the discharge threshold Pa (YES in S106), the
一方、放電量Poutが放電しきい値Pa以上となったとき(S106でNO)、非常用の第1〜第4バッテリ61〜64の有効容量にて非常時に必要な電力量を蓄電可能であるとして処理を終了する。
On the other hand, when the discharge amount Pout becomes equal to or greater than the discharge threshold Pa (NO in S106), it is possible to store the amount of power required in an emergency with the effective capacity of the emergency first to
以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)劣化等により非常用の第1〜第4バッテリ61〜64の有効容量が不足していると判断されたとき、通常用の第5バッテリ65が非常用の第1〜第4バッテリ61〜64に加えられる。これにより、第5バッテリ65の有効容量分だけ非常用のバッテリの有効容量を増やすことができ、停電時に十分な電力量を確保することができる。
As described above, according to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) When it is determined that the effective capacity of the emergency first to
(2)電流検出センサ70及び電圧検出センサ71が検出する非常用の第1〜第4バッテリ61〜64の電流I1及びバッテリ電圧Vbに基づき放電量が算出される。ここで、劣化によりバッテリの有効電池容量は小さくなるのに伴い、同バッテリの放電量は小さくなる。従って、非常用の第1〜第4バッテリ61〜64の放電量Poutと放電しきい値Paとの比較に基づき、第1〜第4バッテリ61〜64の有効容量が十分であるか否かの判断を可能である。ここで、放電しきい値Paは、停電時において必要とされる有効容量にて放電されたときの放電量に基づき設定される。すなわち、非常用の第1〜第4バッテリ61〜64の放電量Poutが放電しきい値Pa未満の場合には、第1〜第4バッテリ61〜64の有効容量が不足していると判断され、自動で非常用のバッテリの数が増やされる。これにより、非常用のバッテリの有効容量を増やすことができ、停電時に十分な電力量を確保することができる。
(2) The discharge amount is calculated based on the current I1 and the battery voltage Vb of the emergency first to
(3)非常用の第1〜第4バッテリ61〜64の有効容量を増やすにあたり、通常用の第5バッテリ65を非常用に割り当てればよいため、例えば、同一のバッテリの容量のうち非常用に使用される割合を増やす等の制御が不要である。よって、バッテリを多数設けることで、いっそう容易に非常用の第1〜第4バッテリ61〜64の有効容量を増やすことができる。
(3) In order to increase the effective capacity of the first to
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態において、第1〜第4バッテリ61〜64の放電量Poutを算出していたが、各バッテリ61〜64について、個別に図4のS101〜S105に示す処理を行い、各放電量Poutを足し合わせて、上記第1〜第4バッテリ61〜64の放電量Poutを算出してもよい。この場合、各バッテリ61〜68は両コンバータ55,56に並列接続するとともに、第1〜第8バッテリ61〜68及びスイッチング装置59間に電流検出センサ70及び電圧検出センサ71を設ける必要がある。
In addition, the said embodiment can be implemented with the following forms which changed this suitably.
In the above embodiment, the discharge amount Pout of the first to
本構成によれば、第1〜第8バッテリ61〜68の各有効容量が判断可能とされる。よって、例えば、劣化が進んでいる非常用の第1バッテリ61及び、劣化が進んでいない通常用の第8バッテリ68を入れ替え、第1バッテリ61を通常用とし、第8バッテリ68を非常用とすることで、通常用のバッテリの有効容量を過剰に減らすことなく非常時において必要な分だけの有効容量が確保できる。
According to this configuration, the effective capacities of the first to
・上記実施形態においては、第1コンバータ55とは別に電流検出センサ70及び電圧検出センサ71が設けられていたが、電流検出センサ70及び電圧検出センサ71は、第1コンバータ55に内蔵されていてもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態において、初期設定においては、第1〜第4バッテリ61〜64は、非常用に割り当てられ、第5〜第8バッテリ65〜68は、通常用に割り当てられていた。しかし、バッテリの総数並びに非常用及び通常用に割り当てるバッテリの数はこれに限定されるものではない。
In the above embodiment, in the initial setting, the first to
・上記実施形態においては、放電量Poutが放電しきい値Pa未満となったときに、非常用の第1〜第4バッテリ61〜64に第5バッテリ65が追加されていた。しかし、追加されるバッテリは一つでなく、複数であってもよい。この場合、例えば、非常用に第5バッテリ65を追加したときに、再び、図4のステップS101〜S106に係る処理を行い、第1〜第5バッテリ61〜65の有効容量が非常時に必要とされる分だけ確保されたか否かを判断する。そして、未だ、放電量Poutが放電しきい値Pa未満であるとき(ステップS106でYES)には、非常時に必要とされる有効容量が確保されていないとして、非常用に第6バッテリ66を追加する。これにより、いっそう確実に非常時に必要とされる有効容量を確保できる。
In the above embodiment, the
・上記実施形態においては、満充電時の電圧Vb(4.2V)が電圧しきい値Va(3.6V)となるまでの時間T等を計測していた。ここで、電圧しきい値Vaは3.6Vに限らず、例えば、電圧しきい値Vaを4.2Vに近い値とすることで、より短時間で図4のステップS104で示す放電を停止する処理に進むことができ、非常用電力確保プログラムの処理の迅速化が期待できる。また、電圧しきい値Vaをより小さい値とすることで、電流I1及び電圧Vbの検出時間が延びるため、より精度よく放電量Poutを算出できる。 In the above embodiment, the time T until the voltage Vb (4.2 V) at full charge reaches the voltage threshold Va (3.6 V) is measured. Here, the voltage threshold Va is not limited to 3.6 V. For example, by setting the voltage threshold Va to a value close to 4.2 V, the discharge shown in step S104 in FIG. 4 is stopped in a shorter time. It is possible to proceed to the process, and it can be expected that the emergency power securing program process is accelerated. Moreover, since the detection time of the current I1 and the voltage Vb is extended by setting the voltage threshold value Va to a smaller value, the discharge amount Pout can be calculated with higher accuracy.
・上記実施形態においては、第1〜第4バッテリ61〜64の放電量Poutに基づき、有効容量が推算可能であったが、充電量に基づき有効容量を推算することもできる。この場合、例えば、電圧Vbが3.6Vから4.2Vとなるまでの充電量に基づき、第1〜第4バッテリ61〜64の有効容量を推算する。
In the above embodiment, the effective capacity can be estimated based on the discharge amount Pout of the first to
・上記実施形態においては、放電量Poutに基づき有効容量が推算されていた。しかし、放電に要する時間Tに基づき有効容量を推算することも可能である。具体的には、バッテリは、劣化が進むにつれて、同一の電力量だけ放電した場合であっても、電圧Vbの降下は速くなる。ここで、図4のステップS103,S104に示すように、放電に要する時間Tは、電圧Vbが電圧しきい値Va以下となったときに計測を終了する。よって、第1〜第4バッテリ61〜64の劣化が進むにつれて、放電に要する時間Tは短くなる。よって、放電に要する時間Tに基づき、第1〜第4バッテリ61〜64の劣化の度合い、ひいては第1〜第4バッテリ61〜64の有効容量を推算することができる。
In the above embodiment, the effective capacity is estimated based on the discharge amount Pout. However, it is also possible to estimate the effective capacity based on the time T required for discharge. Specifically, as the battery deteriorates, the voltage Vb drops faster even when the battery is discharged by the same amount of power. Here, as shown in steps S103 and S104 of FIG. 4, the measurement of the time T required for discharging ends when the voltage Vb becomes equal to or lower than the voltage threshold value Va. Therefore, as the first to
1…配電システム、2…商用交流電源(AC電源)、3…太陽電池、4…燃料電池、7…コントロールユニット、12…直交流接続線、13〜15…直流系電力線、16…バッテリユニット(バッテリ制御ユニット)、51…制御部、51a…メモリ、51b…タイマ、53…太陽電池コンバータ、55…第1コンバータ、56…第2コンバータ、58…双方向コンバータ、59…スイッチング装置、61〜68…第1〜第8バッテリ、70…電流検出センサ、71…電圧検出センサ71。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power distribution system, 2 ... Commercial alternating current power supply (AC power supply), 3 ... Solar cell, 4 ... Fuel cell, 7 ... Control unit, 12 ... Cross flow connection line, 13-15 ... DC system power line, 16 ... Battery unit ( (Battery control unit), 51 ... control unit, 51a ... memory, 51b ... timer, 53 ... solar battery converter, 55 ... first converter, 56 ... second converter, 58 ... bidirectional converter, 59 ... switching device, 61-68 ... 1st-8th battery, 70 ... Current detection sensor, 71 ... Voltage detection sensor 71.
Claims (2)
前記複数のバッテリの放電及び充電を制御するとともに、前記複数のバッテリを通常時に使用される通常用のバッテリ群、及び停電時に使用される非常用のバッテリ群として割り当てる制御部と、を備えたバッテリ制御ユニットにおいて、
前記非常用のバッテリ群の有効容量を検出する有効容量検出手段、を備え、
前記有効容量検出手段は、前記非常用バッテリ群について、満充電状態に対して所定のバッテリ残量率になったタイミングでの放電量を算出し、前記バッテリ残量率と前記放電量とに基づいて前記非常用バッテリ群の有効容量を検出し、前記制御部は、前記有効容量検出手段の検出結果に基づき、前記非常用のバッテリ群の有効容量が不足していると判断した場合に、自動で非常用に割り当てる前記バッテリの数を増加させるバッテリ制御ユニット。 A plurality of batteries supplying power to the electrical load;
A battery comprising: a control unit that controls discharging and charging of the plurality of batteries and that allocates the plurality of batteries as a normal battery group that is used in a normal state and an emergency battery group that is used in a power failure. In the control unit,
An effective capacity detecting means for detecting an effective capacity of the emergency battery group,
The effective capacity detection means calculates a discharge amount at a timing when a predetermined battery remaining rate is reached with respect to a fully charged state for the emergency battery group, and based on the battery remaining rate and the discharge amount And detecting the effective capacity of the emergency battery group, and the control unit automatically determines that the effective capacity of the emergency battery group is insufficient based on the detection result of the effective capacity detection means. A battery control unit for increasing the number of batteries allocated for emergency use in
前記有効容量検出手段は、前記非常用のバッテリ群の放電電流及びバッテリ電圧を検出する電流電圧検出手段であり、
前記制御部は、前記非常用のバッテリ群を所定のタイミングで放電したとき、前記電流電圧検出手段の検出結果に基づき放電量を算出し、同算出された放電量が、停電時において必要とされる前記バッテリ群の有効容量にて放電されたときの放電量に基づき設定される放電しきい値未満となったとき、前記非常用のバッテリ群の有効容量が不足していると判断して、自動で非常用に割り当てる前記バッテリの数を増加させるバッテリ制御ユニット。 The battery control unit according to claim 1,
The effective capacity detection means is a current voltage detection means for detecting a discharge current and a battery voltage of the emergency battery group,
When the emergency battery group is discharged at a predetermined timing, the control unit calculates a discharge amount based on a detection result of the current-voltage detection means, and the calculated discharge amount is required at the time of a power failure. Determining that the effective capacity of the emergency battery group is insufficient, when the discharge threshold is less than the discharge threshold set based on the discharge amount when discharged at the effective capacity of the battery group, A battery control unit for automatically increasing the number of batteries allocated for emergency use.
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