JP5609478B2 - Secondary battery charge / discharge device and power storage system - Google Patents

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Description

本発明は、充電して繰り返し使用可能な二次電池に充電する装置及び、充電された二次電池から放電させる装置に関する。   The present invention relates to a device that charges and charges a rechargeable secondary battery, and a device that discharges the charged secondary battery.

充電して繰り返し使用可能な二次電池を用いて電力を貯蔵し、必要時に二次電池から系統へ電力を供給する電力貯蔵技術の開発が進んでいる(例えば、非特許文献1参照。)。このような電力貯蔵技術は、電力需要の変動を緩和して発電設備の利用率を高める用途の他、太陽光発電や風力発電のように発電量の変動が大きい発電設備を補完する用途にも適用可能である(例えば、非特許文献2参照。)。   Development of a power storage technology that stores power using a rechargeable secondary battery that can be repeatedly used and supplies power from the secondary battery to the grid when necessary (for example, see Non-Patent Document 1). Such power storage technology can be used not only to increase fluctuations in power demand and increase the utilization rate of power generation facilities, but also to supplement power generation facilities with large fluctuations in power generation, such as solar power generation and wind power generation. It is applicable (for example, refer nonpatent literature 2).

上記のような用途に用いられる二次電池は、多数の電池の集合体からなる。例えばリチウムイオン電池であれば、1個の電圧は3.6V程度であるので、多数の電池を直列に接続してストリングを構成し、さらにストリングを並列に接続した直並列接続とする。このような多数の電池を充電しておくことにより、必要な場合に、系統連系が可能な電圧・電力を供給することができる。   The secondary battery used for the above-mentioned uses consists of an aggregate of many batteries. For example, in the case of a lithium ion battery, since one voltage is about 3.6 V, a string is formed by connecting a number of batteries in series, and a series-parallel connection in which the strings are connected in parallel is used. By charging such a large number of batteries, voltage / power capable of grid connection can be supplied when necessary.

三菱重工技報Vol.41、No.5、「リチウムイオン電池電力貯蔵システムの開発」、2004年9月Mitsubishi Heavy Industries Technical Report Vol. 41, no. 5. “Development of lithium-ion battery power storage system”, September 2004 電気設備学会誌、平成17年10月、「レドックスフロー電池の風力発電出力平滑化用途への適用」Journal of the Institute of Electrical Installation, October 2005, “Application of Redox Flow Battery to Smooth Wind Power Output”

図8は、上記のようにストリングを並列に接続した状態の一例を示す接続図である。図において、縦方向に複数個の電池(二次電池)が直列接続されて1つのストリングを成している。また、3組のストリングS1,S2,S3が互いに並列に接続されている。充電時には電池に電流が流れ込み、電力が蓄えられる。放電時には、電池から電流が流れ出て、電力が外部へ供給される。   FIG. 8 is a connection diagram illustrating an example of a state in which strings are connected in parallel as described above. In the figure, a plurality of batteries (secondary batteries) are connected in series in the vertical direction to form one string. Also, three sets of strings S1, S2, S3 are connected in parallel to each other. When charging, current flows into the battery and power is stored. At the time of discharging, current flows out from the battery, and electric power is supplied to the outside.

ストリングS1,S2,S3についてそれぞれ、起電力の総和をE1,E2,E3、内部抵抗の総和をR1,R2,R3、流れる電流をi1,i2,i3とし、各ストリング両端の電圧をV、全ストリングに流れる電流の合計をIとすると、以下の式が成り立つ。
V=E1−i1・R1=E2−i2・R2=E3−i3・R3
I=i1+i2+i3
For the strings S1, S2, and S3, the sum of electromotive forces is E1, E2, and E3, the sum of internal resistances is R1, R2, and R3, the current that flows is i1, i2, and i3. When the total current flowing through the string is I, the following equation is established.
V = E1-i1 * R1 = E2-i2 * R2 = E3-i3 * R3
I = i1 + i2 + i3

各電池は内部抵抗にばらつきがあり、特に劣化の度合いによって内部抵抗が大きく異なってくる。従って、R1,R2,R3が同じ値になることはないと言ってもよい。従って、通常、電流i1,i2,i3は互いに異なる値である。電池の充電深度は、充放電時の電流の時間積分値で変化するので、電流のばらつきがあると、充電深度にもばらつきが生じる。また、充電時に、いずれか1つの電池が満充電の状態になると、過充電を防止するために他の電池は満充電でなくても充電を停止させる必要がある。従って、全ての電池を満充電の状態にすることはできない。逆に、電池から放電させて外部に電力供給する場合には、充電深度が最も低い電池が放電限界に達すると、過放電を防止するために、その他の電池は残量があっても放電を停止させる必要がある。   Each battery varies in internal resistance, and the internal resistance varies greatly depending on the degree of deterioration. Therefore, it may be said that R1, R2, and R3 do not have the same value. Therefore, the currents i1, i2, and i3 are usually different values. The depth of charge of the battery changes with the time integration value of the current at the time of charging / discharging. Therefore, if there is a variation in current, the charging depth also varies. Further, when any one of the batteries is fully charged during charging, it is necessary to stop the charging even if the other batteries are not fully charged in order to prevent overcharging. Therefore, not all batteries can be fully charged. Conversely, when discharging power from a battery and supplying power to the outside, when the battery with the lowest charge depth reaches the discharge limit, other batteries will be discharged even if there is a remaining amount to prevent overdischarge. It needs to be stopped.

このように、電池としての性能にばらつきがある多数の電池を用いて充放電を行わせる場合、いずれかの電池がいわば全体の足を引っ張る形になって、全体としての充放電性能を十分に生かせないという問題点がある。残量のばらつきを強引に解消させるには、全ての電池を個々に満充電するか、又は逆に空にすることにより、一時的に残量を揃えることは可能である。しかし、これには特殊な作業が必要であり、その間、充放電装置としては利用できない状態となるので、結果的に利用率を低下させることになる。   In this way, when charging / discharging is performed using a large number of batteries with varying performance as a battery, any one of the batteries pulls the entire foot, so that the overall charge / discharge performance is sufficient. There is a problem that it cannot be used. In order to forcibly eliminate the variation in the remaining amount, it is possible to arrange the remaining amount temporarily by fully charging all the batteries individually or conversely emptying them. However, this requires a special work, and during that time, it cannot be used as a charge / discharge device, resulting in a decrease in utilization rate.

かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、性能にばらつきがある複数の二次電池を、より有効に活用することができる充放電装置及びこれを用いた電力貯蔵システムを提供することを目的とする。   In view of such conventional problems, an object of the present invention is to provide a charging / discharging device that can more effectively utilize a plurality of secondary batteries having variations in performance, and a power storage system using the same. To do.

本発明の二次電池充電装置は、複数の二次電池と、複数のキャパシタを互いに直列に接続して構成され、直列に接続された両端が、外部の変換装置と接続される蓄電部と、前記蓄電部の放電により前記二次電池を充電するときは、複数のキャパシタから選択した一部のキャパシタを、前記複数の二次電池から選択した二次電池と接続し、前記二次電池の放電により前記蓄電部を充電するときは、一の二次電池を複数のキャパシタに順次接続して充電する工程を、各二次電池について順番に行う接続装置とを備えたものであ( 1 ) The secondary battery charging device of the present invention is configured by connecting a plurality of secondary batteries and a plurality of capacitors in series with each other , and both ends connected in series are connected to an external converter. And when charging the secondary battery by discharging the power storage unit, a part of the capacitors selected from the plurality of capacitors are connected to the secondary battery selected from the plurality of secondary batteries, and the secondary battery when charging the power storage unit by the discharge of the battery, Ru der which the step of charging sequentially connect one of rechargeable batteries to a plurality of capacitors, and a connection device which performs sequentially for each of the secondary batteries .

上記のように構成された二次電池充放電装置では、外部の変換装置が直接的に電気エネルギーのやりとりを行うのは複数のキャパシタを互いに直列に接続して構成された蓄電部であり、二次電池ではない。従って、複数の二次電池をどのように使うかの自由度が広がり、固定的な回路構成で複数の二次電池を使用する必要は無くなる。これにより、性能(種類も含む。)の異なる複数の二次電池であっても、自在に活用することが可能となる。例えば、二次電池を放電させるときは、二次電池を順番に使用することによって、残量の多少に関わらずそれぞれに放電の機会を与え、各電池を活用することができる。また、キャパシタから二次電池に充電するときは、二次電池を選択して接続することにより、各二次電池に対して自在に充電を行うことができる。また、直列接続した複数のキャパシタを用いることで、蓄電部全体としては高い電圧定格であっても、個々のキャパシタの両端電圧は、二次電池で出力できる電圧あるいは二次電池の充電に適した電圧にすることができる。 In the secondary battery charging / discharging device configured as described above, the external converter directly exchanges electric energy with a power storage unit configured by connecting a plurality of capacitors in series with each other. It is not the next battery. Therefore, the degree of freedom of how to use the plurality of secondary batteries is widened, and there is no need to use the plurality of secondary batteries in a fixed circuit configuration. Thereby, even a plurality of secondary batteries having different performances (including types) can be freely used. For example, when the secondary batteries are discharged, the secondary batteries are used in order, so that each battery can be used regardless of the remaining amount, and each battery can be used. Moreover, when charging a secondary battery from a capacitor, it is possible to freely charge each secondary battery by selecting and connecting the secondary battery. In addition, by using a plurality of capacitors connected in series, even if the power storage unit as a whole has a high voltage rating, the voltage across each capacitor is suitable for a voltage that can be output by a secondary battery or for charging a secondary battery. Can be voltage.

)また、上記(1)の二次電池充放電装置において、接続装置は、工程を、各二次電池について順番に、かつ、繰り返し行うようにしてもよい。
この場合、各二次電池は周期的に放電を繰り返し、均等なペースで残量を減らしていく。すなわち、各電池の有する電気エネルギーを均等に使用することができる。
( 2 ) Moreover, in the secondary battery charging / discharging device of the above (1) , the connection device may repeatedly perform the steps in order for each secondary battery.
In this case, each secondary battery repeats discharging periodically, and the remaining amount is reduced at an even pace. That is, the electric energy of each battery can be used evenly.

)また、上記(1)の二次電池充放電装置において、二次電池は、二次電池の一個体が1個のみからなるか又は、複数個直列に接続されたストリングであってもよい。
二次電池が特に複数個直列のストリングの場合には、ストリングごとの内部抵抗や充電深度のばらつきが生じやすいが、そのような場合でも、選択して接続又は順番に接続することにより、問題なく使用することができる。
( 3 ) In the secondary battery charge / discharge device according to (1) , the secondary battery may be a single secondary battery or a string connected in series. Good.
In particular, when a plurality of secondary batteries are connected in series, variation in internal resistance and charge depth for each string is likely to occur. Even in such a case, there is no problem by selecting and connecting them in order or connecting them in order. Can be used.

)また、上記(1)の二次電池充放電装置において、複数の二次電池には、種類の異なる二次電池が含まれていてもよい。
種類が異なれば電圧が異なることが多いが、そのような場合でも、選択して接続又は順番に接続することにより、問題なく使用することができる。
( 4 ) Moreover, in the secondary battery charging / discharging device of the above (1) , different secondary batteries may be included in the plurality of secondary batteries.
Different types often have different voltages, but even in such a case, they can be used without problems by being selectively connected or sequentially connected.

)また、上記(1)の二次電池充放電装置において、二次電池と蓄電部との間に電流を抑制する回路素子が介装されていることが好ましい。
この場合、充放電開始時の電流が過度に大きくなるのを抑制することができる。
( 5 ) Moreover, in the secondary battery charging / discharging device of (1), it is preferable that a circuit element for suppressing current is interposed between the secondary battery and the power storage unit.
In this case, it is possible to suppress an excessive increase in current at the start of charging / discharging.

)また、上記(1)の二次電池充放電装置において、接続装置は、各二次電池の両端電圧を測定する回路を含むことが好ましい。
二次電池は選択され又は順番に使用されるので、逆に言えば、使用されていないときがある。そこで、キャパシタと接続されていない不使用時の当該二次電池の両端電圧に基づいて充電深度を求めることができる。
( 6 ) Moreover, in the secondary battery charging / discharging device according to (1), it is preferable that the connection device includes a circuit for measuring a voltage between both ends of each secondary battery.
Since secondary batteries are selected or used in order, there are times when they are not used. Therefore, the charging depth can be obtained based on the voltage across the secondary battery when not in use and not connected to the capacitor.

)また、上記()の二次電池充放電装置において、接続装置は、キャパシタとの接続用に使用されていない不使用の各二次電池について、その両端電圧に基づいて充電深度を求め、いずれかの二次電池を充電するときは、充電深度が相対的に低い二次電池を優先的に前記キャパシタに接続するようにしてもよい。
この場合、残量が少ない二次電池を充電して、当該二次電池を、放電用に使用できる状態に回復させることができる。
( 7 ) In the secondary battery charge / discharge device of ( 6 ) above, the connection device sets the charge depth based on the voltage at both ends of each unused secondary battery that is not used for connection with the capacitor. In addition, when any of the secondary batteries is charged, a secondary battery having a relatively low charging depth may be preferentially connected to the capacitor.
In this case, the secondary battery with a small remaining amount can be charged to restore the secondary battery to a state where it can be used for discharging.

)また、上記(1)の二次電池充放電装置において、二次電池とキャパシタとの接続は、半導体スイッチング素子を介して行われることが好ましい。
半導体スイッチング素子は、高速応答に適し、耐久性にも優れている。
( 8 ) In the secondary battery charge / discharge device according to (1), the connection between the secondary battery and the capacitor is preferably performed via a semiconductor switching element.
The semiconductor switching element is suitable for high-speed response and excellent in durability.

)また、上記()の二次電池充放電装置において、半導体スイッチング素子は、FETであってもよい。
FETは高速応答に適し、特に、SiC−FETは、高速応答及び耐電圧の点で最も優れている。
( 9 ) In the secondary battery charge / discharge device of ( 8 ), the semiconductor switching element may be an FET.
The FET is suitable for high-speed response, and in particular, the SiC-FET is most excellent in terms of high-speed response and withstand voltage.

10)また、上記()又は()の二次電池充放電装置において、半導体スイッチング素子は、SiC、GaN、又は、ダイヤモンドを含む材料によって構成されたワイドバンドギャップ半導体であることが好ましい。
これらの素子は、シリコンと比較して圧倒的に絶縁耐力が優れている他、オン抵抗が小さいのでスイッチング損失が少ない。また、高速応答に適し、耐久性にも優れている。
( 10 ) In the secondary battery charge / discharge device according to ( 8 ) or ( 9 ), the semiconductor switching element is preferably a wide band gap semiconductor made of a material containing SiC, GaN, or diamond. .
These devices have an overwhelmingly superior dielectric strength compared to silicon, and have low switching loss due to their low on-resistance. Also suitable for high-speed response and excellent durability.

11)また、上記(1)の二次電池充放電装置と、当該二次電池充放電装置の入出力と所望の電源系統とを仲介する変換装置とを備えた電力貯蔵システムを構成することができる。
前述の二次電池充放電装置を用いることにより、性能にばらつきがある二次電池を用いて電力貯蔵システムを構成することができる。従って、例えば、中古の二次電池を用いることにより、安価に、電力貯蔵システムを構成することができる。
( 11 ) Moreover, the electric power storage system provided with the secondary battery charging / discharging apparatus of said (1) and the converter which mediates the input / output of the said secondary battery charging / discharging apparatus and a desired power supply system is comprised. Can do.
By using the above-described secondary battery charging / discharging device, an electric power storage system can be configured using secondary batteries having variations in performance. Therefore, for example, by using a used secondary battery, the power storage system can be configured at low cost.

本発明の二次電池充放電装置及び電力貯蔵システムによれば、性能にばらつきがある複数の二次電池を、より有効に活用することができる。   According to the secondary battery charging / discharging device and the power storage system of the present invention, it is possible to more effectively utilize a plurality of secondary batteries having variations in performance.

本発明の一実施形態に係る電力貯蔵システムの要部を示す接続図である。It is a connection diagram showing the principal part of the power storage system according to an embodiment of the present invention. 変換装置の構成が図1とは異なる場合の、電力貯蔵システムの要部を示す接続図である。It is a connection diagram which shows the principal part of an electric power storage system in case the structure of a converter is different from FIG. 直流負荷系統と連系する場合の、電力貯蔵システムの要部を示す接続図である。It is a connection diagram which shows the principal part of an electric power storage system in the case of connecting with a DC load system. 本発明の一実施形態に係る二次電池充放電装置の詳細な回路構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the detailed circuit structure of the secondary battery charging / discharging apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 電池情報の取得に関する処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process regarding acquisition of battery information. 充電又は放電の動作に関する処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process regarding the operation | movement of charge or discharge. 二次電池充放電装置の詳細な回路構成の他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the detailed circuit structure of a secondary battery charging / discharging apparatus. 二次電池のストリングを並列に接続した状態の一例を示す接続図である。It is a connection diagram which shows an example of the state which connected the string of the secondary battery in parallel.

《電力貯蔵システムとしての概略》
図1は、本発明の一実施形態に係る電力貯蔵システムの要部を示す接続図である。図において、交流負荷系統に連系する電力貯蔵システムは、交流/直流を相互に変換する交直変換装置101と、二次電池充放電装置1とによって構成される。なお、図示しているのは二次電池充放電装置1の一部を成すキャパシタのみであり、詳細は後述する。
<Outline of power storage system>
FIG. 1 is a connection diagram showing a main part of an electric power storage system according to an embodiment of the present invention. In the figure, an electric power storage system linked to an AC load system includes an AC / DC converter 101 that converts AC / DC into each other and a secondary battery charge / discharge device 1. Note that only a capacitor forming a part of the secondary battery charging / discharging device 1 is illustrated, and details will be described later.

複数のキャパシタC1〜Cnは、互いに直列に接続され、ストリングを構成している。複数のストリングS1,S2,・・・,Smは、互いに並列に接続されている。なお、これらn,mの数値は必要に応じて自在に構成することができ、複数であること自体も一例である。すなわち、ストリングは1個でもよいし、さらに基本的にはキャパシタ1個でもよい(これについては後述する。)。   The plurality of capacitors C1 to Cn are connected in series to form a string. The plurality of strings S1, S2,..., Sm are connected to each other in parallel. Note that these numerical values of n and m can be freely configured as necessary, and a plurality of numerical values is also an example. That is, the number of strings may be one, or more basically one capacitor (this will be described later).

図2は、変換装置の構成が図1とは異なる場合の、電力貯蔵システムの要部を示す接続図である。この場合は、直流/直流変換装置102によって一旦電圧調整をした上で、交直変換装置101を介して交流負荷系統と連系する。変換効率を最適化するには、この構成が好ましい。
また、図3は、直流負荷系統と連系する場合の、電力貯蔵システムの要部を示す接続図である。この場合には、直流/直流変換装置102のみでよい。
上記のように、変換装置(101,102)は、二次電池充放電装置1の入出力と所望の電源系統とを仲介する役目をする。
FIG. 2 is a connection diagram illustrating a main part of the power storage system when the configuration of the conversion device is different from that in FIG. 1. In this case, the voltage is once adjusted by the DC / DC converter 102 and then connected to the AC load system via the AC / DC converter 101. This configuration is preferable for optimizing the conversion efficiency.
FIG. 3 is a connection diagram showing a main part of the power storage system when interconnected with a DC load system. In this case, only the DC / DC converter 102 is required.
As described above, the converters (101, 102) serve to mediate input / output of the secondary battery charge / discharge device 1 and a desired power supply system.

《二次電池充放電装置》
図4は、二次電池充放電装置1の詳細な回路構成の一例を示す回路図である。図において、この装置1は、大別して3つの部分、すなわち、複数の二次電池B1〜B8と、キャパシタによる蓄電部2と、接続装置3とによって構成されている。上記「複数」の一例として、例えば8個の二次電池B1〜B8があるものとする。個々の二次電池は、電池としての一個体が1個のみからなるものであってもよいし、複数個直列に接続されたストリングであってもよい。なお、二次電池としては、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、その他各種の充電可能な電池を用いることができる。
《Secondary battery charge / discharge device》
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a detailed circuit configuration of the secondary battery charging / discharging device 1. In the figure, this device 1 is roughly composed of three parts, that is, a plurality of secondary batteries B1 to B8, a power storage unit 2 using capacitors, and a connection device 3. As an example of the “plurality”, there are eight secondary batteries B1 to B8, for example. Each individual secondary battery may be composed of only one individual battery, or may be a string connected in series. In addition, as a secondary battery, a lithium ion battery, a lead acid battery, a nickel metal hydride battery, and other various rechargeable batteries can be used.

一方、例えば4つの等容量のキャパシタC1〜C4は、互いに直列に接続されて1ストリングを成す蓄電部2となっている。これらのキャパシタC1〜C4は、例えば図1における1ストリングのキャパシタC1〜Cnに相当するものである。蓄電部2は、二次電池又は変換装置(101,102)から提供される電気エネルギーを蓄えつつ放出するという過程を連続的に行って、電気エネルギーの中継を行っている。   On the other hand, for example, four equal-capacitance capacitors C1 to C4 are connected to each other in series to form a power storage unit 2 forming one string. These capacitors C1 to C4 correspond to, for example, one string of capacitors C1 to Cn in FIG. The power storage unit 2 relays the electric energy by continuously performing the process of storing and releasing the electric energy provided from the secondary battery or the converter (101, 102).

ここで、変換装置(101,102)と直接的に電気エネルギーのやりとりをするのは蓄電部2であり、また、変換装置(101,102)から見て、電圧として現れているのは、蓄電部2の両端電圧のみである。二次電池B1〜B8は、放電により蓄電部2に電気エネルギーを送り込むか、または、蓄電部2から電気エネルギーを受け取って充電されることを実現できればよい。そのため、複数の二次電池B1〜B8をどのように使うかの自由度が広がり、固定的な回路構成で使用する必要は無くなる。   Here, it is the power storage unit 2 that directly exchanges electric energy with the converters (101, 102), and the voltage appearing as seen from the converters (101, 102) is the power storage unit. Only the voltage at both ends of part 2 is shown. The secondary batteries B <b> 1 to B <b> 8 only need to be able to deliver electric energy to the power storage unit 2 by discharging or to be charged by receiving electric energy from the power storage unit 2. Therefore, the degree of freedom of how to use the plurality of secondary batteries B1 to B8 is widened, and it is not necessary to use a fixed circuit configuration.

二次電池B1〜B8の負極は全て、共通のマイナス側電路Ln2に接続されている。また、正極はそれぞれスイッチSB1〜SB8を介してプラス側電路Lp2に接続されている。スイッチSB1〜SB8は、どの二次電池B1〜B8をプラス側電路Lp2につなぐかを選択するスイッチである。また、プラス側電路Lp2が抵抗Rを介して、蓄電部2の図示のどの部位につながるかを選択するのがスイッチSP1〜SP4である。すなわち、スイッチSP1〜SP4を介した行き先はそれぞれ、蓄電部2のプラス側にあるプラス側電路Lp1、キャパシタC1,C2の相互接続点、キャパシタC2,C3の相互接続点、キャパシタC3,C4の相互接続点である。   The negative electrodes of the secondary batteries B1 to B8 are all connected to the common negative side electric circuit Ln2. The positive electrode is connected to the plus side electric circuit Lp2 via the switches SB1 to SB8, respectively. The switches SB1 to SB8 are switches that select which secondary batteries B1 to B8 are connected to the plus side electric circuit Lp2. The switches SP1 to SP4 select which portion of the power storage unit 2 is connected to the plus side electric circuit Lp2 via the resistor R. That is, the destinations via the switches SP1 to SP4 are respectively the plus side electric circuit Lp1 on the plus side of the power storage unit 2, the interconnection point of the capacitors C1 and C2, the interconnection point of the capacitors C2 and C3, and the mutual connection of the capacitors C3 and C4. It is a connection point.

なお、上記の抵抗Rは、ここを流れる電流の抑制、特に、充放電開始時の電流が過度に大きくなることの抑制を目的として設けられている。但し、抵抗以外に、リアクトルでもよく、要するに、二次電池B1〜B8と蓄電部2との間に流れる電流を抑制する回路素子が介装されていればよい。   The resistor R is provided for the purpose of suppressing the current flowing therethrough, in particular, suppressing the current at the start of charging / discharging from becoming excessively large. However, in addition to the resistor, a reactor may be used. In short, it is sufficient that a circuit element that suppresses a current flowing between the secondary batteries B1 to B8 and the power storage unit 2 is interposed.

さらに、マイナス側電路Ln2が、蓄電部2の図示のどの部位につながるかを選択するのがスイッチSN1〜SN4である。すなわち、スイッチSN1〜SN4を介した行き先はそれぞれ、キャパシタC1,C2の相互接続点、キャパシタC2,C3の相互接続点、キャパシタC3,C4の相互接続点、蓄電部2のマイナス側にあるマイナス側電路Ln1である。   Further, the switches SN1 to SN4 select which portion of the power storage unit 2 is connected to the minus side electric circuit Ln2. That is, the destinations through the switches SN1 to SN4 are the interconnection points of the capacitors C1 and C2, the interconnection points of the capacitors C2 and C3, the interconnection points of the capacitors C3 and C4, and the negative side on the negative side of the power storage unit 2, respectively. This is the electric circuit Ln1.

上記スイッチSB1〜SB8、SP1〜SP4、SN1〜SN4は、高速応答に適し、耐久性にも優れている半導体スイッチング素子であり、例えば、FETが用いられる。FETは高速応答に適し、特に、SiC−FETは、高速応答及び耐電圧の点で最も優れている。また、材料としては、SiC、GaN、又は、ダイヤモンド等の材料によって構成されたワイドバンドギャップ半導体が好適である。
CPUを含む制御装置4は、上記スイッチSB1〜SB8、SP1〜SP4、SN1〜SN4を個別にオン・オフする。
The switches SB1 to SB8, SP1 to SP4, and SN1 to SN4 are semiconductor switching elements suitable for high-speed response and excellent in durability. For example, FETs are used. The FET is suitable for high-speed response, and in particular, the SiC-FET is most excellent in terms of high-speed response and withstand voltage. As a material, a wide band gap semiconductor made of a material such as SiC, GaN, or diamond is preferable.
The control device 4 including the CPU individually turns on / off the switches SB1 to SB8, SP1 to SP4, and SN1 to SN4.

一方、二次電池B1〜B8の各正極はそれぞれ、フォトカプラPc1〜Pc8を介して信号電路Lsに接続されている。信号電路Ls及び、二次電池B1〜B8の各負極が接続されたマイナス側電路Ln2は、A/Dコンバータ5の入力端子に接続されている。すなわち、いずれか1つのフォトカプラをオンにすれば、対応する二次電池の両端電圧がA/Dコンバータ5に入力される。A/Dコンバータ5は入力されたアナログ電圧値をデジタル電圧値に変換して、制御装置4に提供する。制御装置4はフォトカプラPc1〜Pc8をオン・オフする。   On the other hand, the positive electrodes of the secondary batteries B1 to B8 are connected to the signal circuit Ls via the photocouplers Pc1 to Pc8, respectively. The negative electric circuit Ln2 to which the signal electric circuit Ls and the negative electrodes of the secondary batteries B1 to B8 are connected is connected to the input terminal of the A / D converter 5. That is, when any one photocoupler is turned on, the voltage across the corresponding secondary battery is input to the A / D converter 5. The A / D converter 5 converts the input analog voltage value into a digital voltage value and provides it to the control device 4. The control device 4 turns on / off the photocouplers Pc1 to Pc8.

次に、上記の二次電池充放電装置1の動作について説明する。二次電池充放電装置の動作は、電池情報の取得に関する処理と、充電又は放電の動作に関する処理とがあり、これらの処理は平行して行われる。
フォトカプラPc1〜Pc8、A/Dコンバータ5及び制御装置4は、各二次電池B1〜B8の両端電圧を測定する回路を構成しており、この回路によって電池情報が取得される。なお、本実施形態の二次電池充放電装置1では、二次電池B1〜B8は、選択されて又は順番に使用されるので、使用されていない二次電池がある。使用されていない二次電池については、起電力の測定が可能である。
Next, operation | movement of said secondary battery charging / discharging apparatus 1 is demonstrated. The operation of the secondary battery charge / discharge device includes a process related to the acquisition of battery information and a process related to the operation of charging or discharging, and these processes are performed in parallel.
The photocouplers Pc1 to Pc8, the A / D converter 5, and the control device 4 constitute a circuit that measures the voltage across each of the secondary batteries B1 to B8, and battery information is acquired by this circuit. In addition, in the secondary battery charging / discharging apparatus 1 of this embodiment, since secondary battery B1-B8 is selected or used in order, there exists a secondary battery which is not used. An electromotive force can be measured for a secondary battery that is not used.

図5は、電池情報の取得に関する処理の一例を示すフローチャートである。図において、まず、制御装置4は、8個のフォトカプラPc1〜Pc8のうち、いずれか1つをオン(他は全てオフ)にして(ステップS1)、対応する二次電池(以下、単に電池とも言う。)の両端電圧を測定する(ステップS2)。ここで、現在、使用されていない電池の両端電圧は内部抵抗による電圧降下が無いので、実質的に起電力を表している。一方、使用されている電池の両端電圧は、電流が内部抵抗に流れることによる電圧降下分だけ、起電力より低い値となる。   FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of processing related to acquisition of battery information. In the figure, first, the control device 4 turns on one of the eight photocouplers Pc1 to Pc8 (all others are turned off) (step S1), and a corresponding secondary battery (hereinafter simply referred to as a battery). Is also measured (step S2). Here, the voltage across the battery that is not currently used does not have a voltage drop due to the internal resistance, and thus substantially represents an electromotive force. On the other hand, the voltage across the battery used is a value lower than the electromotive force by the amount of voltage drop due to the current flowing through the internal resistance.

そこで、制御装置4は、両端電圧を測定した電池が、現在使用中か否か、すなわち、使用中の電池であるか否かを判定し(ステップS3)。使用中でなければ、測定値を起電力として扱う(ステップS4)。起電力がわかれば、ネルンストの式(Nernst Equation)を用いて充電深度を求めることができる(ステップS5)。一方、使用中であれば、測定値をそのまま両端電圧として扱い(ステップS6)、既に記憶している起電力との比較に基づいて内部抵抗を求める(ステップS7)。   Therefore, the control device 4 determines whether or not the battery whose both-ends voltage has been measured is currently in use, that is, whether or not the battery is in use (step S3). If not in use, the measured value is treated as an electromotive force (step S4). If the electromotive force is known, the charging depth can be obtained using the Nernst equation (step S5). On the other hand, if it is in use, the measured value is directly treated as the voltage at both ends (step S6), and the internal resistance is obtained based on the comparison with the already stored electromotive force (step S7).

その後、制御装置4は、ステップS1に戻り、次のフォトカプラをオンにして、同様の処理を行う。ステップS1において制御装置4は、例えばフォトカプラPc1からPc8まで順番に選択し、Pc8の次は、またPc1から順番に選択する。このようにしてサイクリックに電池情報の取得を繰り返し、情報を更新していく。電池情報は、制御装置4から外部の上位システム(図示せず。)に送信され、上位システムが二次電池充放電装置1に対して充電又は放電を指示する際の判断材料となる。また、充電深度すなわち電池としての残量は、二次電池充電に際して、どの二次電池を選択するかの選択基準となる。なお、電池は、劣化するほど内部抵抗が大きくなるので、内部抵抗に基づいて交換時期を判断し、交換を促す警告を発する処理を行うこともできる。   Thereafter, the control device 4 returns to step S1, turns on the next photocoupler, and performs the same processing. In step S1, the control device 4 selects, for example, photocouplers Pc1 to Pc8 in order, and next to Pc8, sequentially selects from Pc1. In this way, the battery information is repeatedly acquired cyclically, and the information is updated. The battery information is transmitted from the control device 4 to an external host system (not shown), and becomes a judgment material when the host system instructs the secondary battery charge / discharge device 1 to charge or discharge. Further, the charging depth, that is, the remaining amount as a battery is a selection criterion for selecting which secondary battery to select when charging the secondary battery. Since the internal resistance of the battery increases as it deteriorates, it is possible to determine the replacement time based on the internal resistance and perform a process of issuing a warning prompting the replacement.

図6は、充電又は放電の動作に関する処理の一例を示すフローチャートである。まず、制御装置4は、電池の充電か放電かによって、動作を区別する(ステップS10)。充電/放電のどちらの動作を行うかは、上位システムからの指示による。
まず、二次電池を放電させる場合の動作について説明する。なお、放電に使用される電池は基本的に1つ(1ストリング)である。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of processing related to charging or discharging operation. First, the control device 4 distinguishes the operation depending on whether the battery is charged or discharged (step S10). Whether to perform the charge / discharge operation depends on an instruction from the host system.
First, the operation for discharging the secondary battery will be described. In addition, the battery used for discharge is basically one (one string).

まず、制御装置4は、現時点で電池が使用されているか、即ち、スイッチSB1〜SB8のいずれかがオンになっているか否かを判定する(ステップS11)。ここで、キャパシタ充電の開始当初は、スイッチSB1〜SB8は全てオフになっている。従って、制御装置4は、ステップS13において、次の電池の接続を行う。ここで言う次の電池とは、二次電池B1〜B8のいずれかである。   First, the control device 4 determines whether or not a battery is currently used, that is, whether any of the switches SB1 to SB8 is on (step S11). Here, at the beginning of capacitor charging, the switches SB1 to SB8 are all turned off. Therefore, the control device 4 connects the next battery in step S13. The next battery mentioned here is any one of the secondary batteries B1 to B8.

具体的には、制御装置4は、次の電池に対応するスイッチ(SB1〜SB8のいずれか)をオンにして、当該電池をプラス側電路Lp2に接続する。そして、制御装置4は、スイッチSP1及びSN1をオンにして、接続された電池からキャパシタC1への放電回路を構成し、キャパシタC1を充電する(ステップS14)。電池を放電させる時間はキャパシタC1の容量や電池の性能にもよるが、ごく短時間であり、当該時間経過後は、スイッチSP1及びSN1をオフにする。   Specifically, the control device 4 turns on a switch (any one of SB1 to SB8) corresponding to the next battery, and connects the battery to the plus side electric circuit Lp2. Then, the control device 4 turns on the switches SP1 and SN1, configures a discharge circuit from the connected battery to the capacitor C1, and charges the capacitor C1 (step S14). Although the time for discharging the battery depends on the capacity of the capacitor C1 and the performance of the battery, it is very short. After the time has elapsed, the switches SP1 and SN1 are turned off.

続いて、制御装置4は、スイッチSP2及びSN2をオンにして、接続された電池からキャパシタC2への放電回路を構成し、キャパシタC2を充電する(ステップS15)。また、制御装置4は、電池の放電時間経過後は、スイッチSP2及びSN2をオフにする。
続いて、制御装置4は、スイッチSP3及びSN3をオンにして、接続された電池からキャパシタC3への放電回路を構成し、キャパシタC3を充電する(ステップS16)。また、制御装置4は、電池の放電時間経過後は、スイッチSP3及びSN3をオフにする。
続いて、制御装置4は、スイッチSP4及びSN4をオンにして、接続された電池からキャパシタC4への放電回路を構成し、キャパシタC4を充電する(ステップS17)。また、制御装置4は、電池の放電時間経過後は、スイッチSP4及びSN4をオフにする。
Subsequently, the control device 4 turns on the switches SP2 and SN2, configures a discharge circuit from the connected battery to the capacitor C2, and charges the capacitor C2 (step S15). The control device 4 turns off the switches SP2 and SN2 after the battery discharge time has elapsed.
Subsequently, the control device 4 turns on the switches SP3 and SN3 to form a discharge circuit from the connected battery to the capacitor C3, and charges the capacitor C3 (step S16). The control device 4 turns off the switches SP3 and SN3 after the battery discharge time has elapsed.
Subsequently, the control device 4 turns on the switches SP4 and SN4 to form a discharge circuit from the connected battery to the capacitor C4, and charges the capacitor C4 (step S17). The control device 4 turns off the switches SP4 and SN4 after the battery discharge time has elapsed.

ステップS17の後、制御装置4はステップS10に戻り、同様の処理を繰り返す。2回目以降は、既に電池が使用されているので、ステップS11からステップS12に進み、制御装置4は、現時点で使用されている電池に対応するスイッチ(SB1〜SB8のいずれか)をオフにして、当該電池を系統から解列する(ステップS12)。なお、この解列前に、スイッチSP1〜SP4及びSN1〜SN4は全てオフとなっている。続くステップS13では、制御装置4は、予め定められた順番に従って、次の電池の接続を行う。それ以降のステップS14〜S17については、前述の場合と同様である。   After step S17, the control device 4 returns to step S10 and repeats the same processing. Since the battery is already used after the second time, the process proceeds from step S11 to step S12, and the control device 4 turns off the switch (one of SB1 to SB8) corresponding to the battery currently used. The battery is disconnected from the system (step S12). Note that before this disconnection, the switches SP1 to SP4 and SN1 to SN4 are all turned off. In the subsequent step S13, the control device 4 connects the next battery according to a predetermined order. The subsequent steps S14 to S17 are the same as those described above.

このようにして、接続装置3は、予め定められた順番が例えば電池B1,B2,・・・B7,B8の順であるとすれば、電池B1でキャパシタC1,C2,C3,C4を順次充電する工程、電池B2でキャパシタC1,C2,C3,C4を順次充電する工程、・・・、電池B7でキャパシタC1,C2,C3,C4を順次充電する工程、電池B8でキャパシタC1,C2,C3,C4を順次充電する工程、というように、各工程を各二次電池について順番に行う。電池B8による充電の工程が終了すると、再び、電池B1による充電の工程に戻り、同様の処理が繰り返される。   In this way, the connecting device 3 sequentially charges the capacitors C1, C2, C3, and C4 with the battery B1, if the predetermined order is, for example, the order of the batteries B1, B2,... B7, B8. Step of sequentially charging capacitors C1, C2, C3, C4 with battery B2, ... step of sequentially charging capacitors C1, C2, C3, C4 with battery B7, capacitors C1, C2, C3 with battery B8 , C4 are sequentially charged, so that each step is sequentially performed for each secondary battery. When the process of charging with the battery B8 ends, the process returns to the process of charging with the battery B1 again, and the same processing is repeated.

次に、二次電池を充電する場合の動作について説明する。なお、充電に使用される(すなわち充電される)電池は基本的に1つ(1ストリング)である。
まず、前述の電池情報に基づいて、制御装置4は、充電用(充電対象)として最も充電深度が低い電池(B1〜B8のいずれか1つ)を、次に選択すべき電池として特定する(ステップS21)。
Next, the operation when charging the secondary battery will be described. The number of batteries used for charging (that is, charged) is basically one (one string).
First, based on the above-described battery information, the control device 4 specifies the battery (any one of B1 to B8) having the lowest charging depth as a battery for charging (charging object) as a battery to be selected next ( Step S21).

次に、制御装置4は、現時点で選択されている電池に対応するスイッチ(SB1〜SB8のいずれか)をオフにして、当該電池を系統から解列する(ステップS22)。なお、この解列前に、スイッチSP1〜SP4及びSN1〜SN4は全てオフとなっている。続いて制御装置4は、次に選択すべき電池に対応するスイッチ(SB1〜SB8のいずれか)をオンにして、当該電池をプラス側電路Lp2に接続する(ステップS23)。そして、制御装置4は、スイッチSP1及びSN1をオンにして、キャパシタC1から選択された電池への充電回路を構成し、キャパシタC1を放電させる(ステップS24)。なお、キャパシタC1を放電させる時間は、ごく短時間であり、当該時間経過後は、スイッチSP1及びSN1をオフにする。   Next, the control device 4 turns off the switch (any of SB1 to SB8) corresponding to the currently selected battery, and disconnects the battery from the system (step S22). Note that before this disconnection, the switches SP1 to SP4 and SN1 to SN4 are all turned off. Subsequently, the control device 4 turns on a switch (any one of SB1 to SB8) corresponding to the battery to be selected next, and connects the battery to the plus side electric circuit Lp2 (step S23). Then, the control device 4 turns on the switches SP1 and SN1, configures a charging circuit from the capacitor C1 to the selected battery, and discharges the capacitor C1 (step S24). The time for discharging the capacitor C1 is very short, and after the time has elapsed, the switches SP1 and SN1 are turned off.

続いて、制御装置4は、スイッチSP2及びSN2をオンにして、キャパシタC2から選択された電池への充電回路を構成し、キャパシタC2を放電させる(ステップS25)。また、制御装置4は、キャパシタC2の放電時間経過後は、スイッチSP2及びSN2をオフにする。
続いて、制御装置4は、スイッチSP3及びSN3をオンにして、キャパシタC3から選択された電池への充電回路を構成し、キャパシタC3を放電させる(ステップS26)。また、制御装置4は、キャパシタC3の放電時間経過後は、スイッチSP3及びSN3をオフにする。
続いて、制御装置4は、スイッチSP4及びSN4をオンにして、キャパシタC4から選択された電池への充電回路を構成し、キャパシタC4を放電させる(ステップS27)。また、制御装置4は、キャパシタC4の放電時間経過後は、スイッチSP4及びSN4をオフにする。
Subsequently, the control device 4 turns on the switches SP2 and SN2, configures a charging circuit from the capacitor C2 to the selected battery, and discharges the capacitor C2 (step S25). Further, the control device 4 turns off the switches SP2 and SN2 after the discharge time of the capacitor C2.
Subsequently, the control device 4 turns on the switches SP3 and SN3, configures a charging circuit from the capacitor C3 to the selected battery, and discharges the capacitor C3 (step S26). Further, the control device 4 turns off the switches SP3 and SN3 after the discharge time of the capacitor C3 has elapsed.
Subsequently, the control device 4 turns on the switches SP4 and SN4, configures a charging circuit from the capacitor C4 to the selected battery, and discharges the capacitor C4 (step S27). Further, the control device 4 turns off the switches SP4 and SN4 after the discharge time of the capacitor C4 has elapsed.

なお、この場合のキャパシタC1〜C4は変換装置(101,102)から常時充電される状態にあり、放電によって失った電荷は補充される。
そして、制御装置4は、上記のステップS24〜S27による放電を所定回数繰り返し(ステップS28)、所定回数に達したら、ステップS10に戻る。
In this case, the capacitors C1 to C4 are constantly charged from the converters (101, 102), and the charge lost by the discharge is replenished.
And the control apparatus 4 repeats discharge by said step S24-S27 predetermined times (step S28), and will return to step S10, if the predetermined number is reached.

それ以降は、同様の処理が行われる。充電対象となる電池はその都度特定される(ステップS21)ので、現在選択されている電池を次期選択の対象外とする場合は、残りの電池の中で充電深度が最も低い電池が選択されることになる。このようにして、残量の少ない電池が逐次選ばれる。なお、「残りの電池の中で充電深度が最も低い」というのは選択基準の一例であり、必ずしも最も低いものでなくてもよい。要するに、充電深度が相対的に低い電池を優先的に選択することで、残量の少ない電池を、放電用に選択できる状態に回復させることができる。   Thereafter, the same processing is performed. Since the battery to be charged is specified each time (step S21), when the currently selected battery is excluded from the next selection target, the battery with the lowest charging depth is selected from the remaining batteries. It will be. In this way, batteries with a small remaining amount are sequentially selected. Note that “the charging depth is the lowest among the remaining batteries” is an example of a selection criterion and does not necessarily have to be the lowest. In short, by preferentially selecting a battery having a relatively low charging depth, a battery with a small remaining amount can be restored to a state where it can be selected for discharging.

以上のように構成された二次電池充放電装置では、外部の変換装置(101,102)が直接的に電気エネルギーのやりとりを行うのは蓄電部2であり、二次電池ではないので、複数の二次電池をどのように使うかの自由度が広がり、固定的な回路構成で複数の二次電池を使用する必要は無くなる。これにより、性能(種類も含む。)の異なる複数の二次電池であっても、自在に活用することが可能となる。すなわち、二次電池を放電させるときは、二次電池を順番に使用することによって、残量の多少に関わらずそれぞれに放電の機会を与え、各電池を活用することができる。   In the secondary battery charging / discharging device configured as described above, the external converter (101, 102) directly exchanges electric energy with the power storage unit 2, and is not a secondary battery. The degree of freedom of how to use the secondary battery is expanded, and there is no need to use a plurality of secondary batteries in a fixed circuit configuration. Thereby, even a plurality of secondary batteries having different performances (including types) can be freely used. That is, when the secondary batteries are discharged, the secondary batteries are used in order, so that each battery can be used regardless of the remaining amount, and each battery can be used.

また、接続装置3が、各工程を、各二次電池B1〜B8について順番に、かつ、繰り返し行うことにより、各二次電池は周期的に放電を繰り返し、均等なペースで残量を減らしていく。すなわち、各電池の有する電気エネルギーを均等に使用することができる。
一方、キャパシタから二次電池に充電するときは、二次電池を選択して接続することにより、各二次電池に対して自在に充電を行うことができる。
Moreover, the connection apparatus 3 repeats each process in order and repeatedly about each secondary battery B1-B8, and each secondary battery repeats discharge periodically and reduces remaining amount at an equal pace. Go. That is, the electric energy of each battery can be used evenly.
On the other hand, when charging the secondary battery from the capacitor, each secondary battery can be charged freely by selecting and connecting the secondary battery.

なお、二次電池が特に複数個直列のストリングの場合には、ストリングごとの内部抵抗や充電深度のばらつきが生じやすいが、そのような場合でも、選択して接続又は順番に接続することにより、問題なく使用することができる。キャパシタ充電時には順番に使用することにより、それぞれの電池を均等なペースで使用することができる。
また、電池の種類が異なれば電圧が異なることが多いが、そのような場合でも、選択して接続又は順番に接続することにより、問題なく使用することができる。
In particular, in the case where a plurality of secondary batteries are in series strings, variations in internal resistance and charging depth for each string are likely to occur, but even in such a case, by selecting and connecting or connecting in order, Can be used without problems. By sequentially using the capacitors during charging, the batteries can be used at an equal pace.
In addition, the voltage is often different if the type of battery is different, but even in such a case, it can be used without any problem by selecting and connecting in order.

また、蓄電部2を構成する4つのキャパシタC1〜C4を1個ずつ順番に充電し、又は、放電させることにより、蓄電部2全体の両端電圧の1/4の電圧をもって放電又は充電に供することができる。また、この「4つのキャパシタ」というのは一例に過ぎず、必要に応じた数の直列キャパシタを構成すればよい。
このように、直列接続した複数のキャパシタを用いることで、蓄電部2全体としては高い電圧定格であっても、個々のキャパシタの両端電圧は、二次電池で出力できる電圧あるいは二次電池の充電に適した電圧にすることができる。従って、二次電池B1〜B8としては、セルを複数個接続したモジュール単位程度でも使用可能であり、多数のモジュールを直列接続しなくてよい。
In addition, by charging or discharging the four capacitors C1 to C4 constituting the power storage unit 2 one by one in order, the voltage is 1/4 of the voltage across the power storage unit 2 and used for discharging or charging. Can do. In addition, the “four capacitors” is merely an example, and as many series capacitors as necessary may be formed.
As described above, by using a plurality of capacitors connected in series, even if the power storage unit 2 as a whole has a high voltage rating, the voltage across each capacitor is the voltage that can be output by the secondary battery or the charging of the secondary battery. It is possible to make the voltage suitable for. Therefore, the secondary batteries B1 to B8 can be used in module units in which a plurality of cells are connected, and a large number of modules need not be connected in series.

なお、4つのキャパシタC1〜C4を1個ずつ順番に充電し、又は、放電させる、というのは一例に過ぎず、キャパシタの直列数や電圧によっては、2以上の複数個ずつ充電/放電させることも可能である。要するに、複数のキャパシタを個々に若しくは小グループに小分けして順番に、二次電池と接続することにより、複数のキャパシタが充電されるようにすればよい。また、二次電池を充電するときも同様である。   Note that charging or discharging the four capacitors C1 to C4 one by one in order is only an example, and depending on the number of capacitors in series and the voltage, charging or discharging a plurality of two or more. Is also possible. In short, a plurality of capacitors may be charged by individually connecting them to a secondary battery by dividing the capacitors individually or into small groups. The same applies when charging the secondary battery.

また、例えば4つのキャパシタC1〜C4を1ストリングとして、これが2ストリング並列に設けられている場合(すなわち合計8つのキャパシタがある場合)には、スイッチSP1〜SP4,SN1〜SN4を別途1セット設けて、8つのキャパシタを順番に充電し又は放電させるように構成すればよい。さらに多くのキャパシタが設けられる場合であっても同様である。   Further, for example, when four capacitors C1 to C4 are provided as one string and these are provided in parallel with two strings (that is, when there are a total of eight capacitors), one set of switches SP1 to SP4 and SN1 to SN4 is provided separately. Thus, the eight capacitors may be configured to be charged or discharged sequentially. The same applies even when more capacitors are provided.

《その他》
なお、上記実施形態では、蓄電部2として複数のキャパシタが直列に接続されている構成を示したが、基本的には「複数」でなくてもよい。
図7は、二次電池充放電装置1の詳細な回路構成の他の例を示す回路図である。図4との違いは、蓄電部2が1個のキャパシタC1である点、及び、これに伴って図4のスイッチSP1〜SP4,SN1〜SN4が不要となった点である。この場合も、接続装置3は、キャパシタC1を、複数の二次電池B1〜B8から選択した二次電池又は順番が来た二次電池と接続して、充電回路又は放電回路を構成する、という基本構成・動作は同じである。
<Others>
In the above embodiment, a configuration in which a plurality of capacitors are connected in series as the power storage unit 2 has been described.
FIG. 7 is a circuit diagram showing another example of the detailed circuit configuration of the secondary battery charging / discharging device 1. The difference from FIG. 4 is that the power storage unit 2 is a single capacitor C1, and accordingly, the switches SP1 to SP4 and SN1 to SN4 of FIG. 4 are not necessary. Also in this case, the connection device 3 is configured to connect the capacitor C1 to a secondary battery selected from the plurality of secondary batteries B1 to B8 or a secondary battery in order, and configure a charging circuit or a discharging circuit. The basic configuration and operation are the same.

また、上記実施形態では、キャパシタから二次電池を充電するとき、二次電池の選択は充電深度に基づいて行うものとし、これが好ましいが、ランダムに二次電池を選択して充電することも可能ではある。   In the above embodiment, when the secondary battery is charged from the capacitor, the selection of the secondary battery is performed based on the charging depth, which is preferable, but the secondary battery can be selected and charged at random. It is.

また、上記実施形態では、充電又は放電に使用される電池は基本的に1つ(1ストリング)であるとしたが、複数ストリングごとに使用することも可能であり、そのような使用を排除するものではない。   Moreover, in the said embodiment, although the battery used for charge or discharge was fundamentally one (1 string), it is also possible to use for every several string and excludes such use. It is not a thing.

なお、図4及び図7では、スイッチSB1〜SB8がそれぞれ電池B1〜B8の正極側に設けられる例を示したが、負極側に設けることも可能である。例えば、電池B1〜B8の正極を、スイッチ無しで直接、プラス側電路Lp2に接続し、マイナス側電路Ln2と各電池B1〜B8の負極との間に、スイッチSB1〜SB8が設けられる回路にしてもよい。この場合も動作は同様である。   4 and 7 show examples in which the switches SB1 to SB8 are provided on the positive electrode side of the batteries B1 to B8, respectively, it is also possible to provide them on the negative electrode side. For example, the positive electrodes of the batteries B1 to B8 are directly connected to the plus side electric circuit Lp2 without a switch, and the switches SB1 to SB8 are provided between the minus side electric circuit Ln2 and the negative electrodes of the batteries B1 to B8. Also good. In this case, the operation is the same.

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の二次電池充放電装置を用いることにより、電池種類の違いも含めた性能のばらつきがある二次電池を用いて電力貯蔵システムを構成することができる。
また、ハイブリッド車や電気自動車の普及によって近い将来に、二次電池の中古品が大量に市場に出回ることが予想される。本発明の二次電池充放電装置を用いることで、このような性能のばらついた中古品の二次電池を有効活用し、安価に、電力貯蔵システムを構成することができる。
By using the secondary battery charging / discharging device of the present invention, it is possible to configure an electric power storage system using secondary batteries having performance variations including differences in battery types.
In the near future due to the spread of hybrid vehicles and electric vehicles, it is expected that a large number of used secondary battery products will be put on the market. By using the secondary battery charging / discharging device of the present invention, it is possible to effectively use a used secondary battery having such performance variations, and to construct a power storage system at low cost.

1:二次電池充放電装置
2:蓄電部
3:接続装置
4:制御装置
5:A/Dコンバータ
101:交直変換装置
102:直流/直流変換装置
B1〜B8:二次電池
C1〜C4:キャパシタ
Pc1〜Pc8:フォトカプラ
R:抵抗(回路素子)
S1〜Sm:ストリング
SB1〜SB8,SP1〜SP4,SN1〜SN4:スイッチ(半導体スイッチング素子)
1: Secondary battery charge / discharge device 2: Power storage unit 3: Connection device 4: Control device 5: A / D converter 101: AC / DC converter 102: DC / DC converter B1-B8: Secondary batteries C1-C4: Capacitor Pc1 to Pc8: Photocoupler R: Resistance (circuit element)
S1 to Sm: Strings SB1 to SB8, SP1 to SP4, SN1 to SN4: Switch (semiconductor switching element)

Claims (11)

複数の二次電池と、
複数のキャパシタを互いに直列に接続して構成され、直列に接続された両端が、外部の変換装置と接続される蓄電部と、
前記蓄電部の放電により前記二次電池を充電するときは、複数のキャパシタから選択した一部のキャパシタを、前記複数の二次電池から選択した二次電池と接続し、前記二次電池の放電により前記蓄電部を充電するときは、一の二次電池を複数のキャパシタに順次接続して充電する工程を、各二次電池について順番に行う接続装置と
を備えている二次電池充放電装置。
A plurality of secondary batteries;
A plurality of capacitors are connected in series with each other , and both ends connected in series are connected to an external converter, a power storage unit,
When charging the secondary battery by discharging the power storage unit, a part of the capacitors selected from a plurality of capacitors are connected to a secondary battery selected from the plurality of secondary batteries, and the secondary battery is discharged. wherein when charging the power storage unit, one of the step of sequentially connecting charging the secondary battery to a plurality of capacitors, each of the secondary batteries have that rechargeable battery charging and discharging device and a connecting device which performs sequentially for the .
前記接続装置は、前記工程を、各二次電池について順番に、かつ、繰り返し行う請求項1に記載の二次電池充放電装置。 The secondary battery charging / discharging device according to claim 1, wherein the connection device repeatedly performs the process in order for each secondary battery . 前記二次電池は、二次電池の一個体が1個のみからなるか又は、複数個直列に接続されたストリングである請求項1に記載の二次電池充放電装置。 2. The secondary battery charging / discharging device according to claim 1 , wherein the secondary battery is a string in which a single secondary battery is composed of only one or a plurality of secondary batteries are connected in series . 前記複数の二次電池には、種類の異なる二次電池が含まれる請求項1に記載の二次電池充放電装置。 The secondary battery charging / discharging device according to claim 1 , wherein the plurality of secondary batteries include different types of secondary batteries . 前記二次電池と前記蓄電部との間に電流を抑制する回路素子が介装されている請求項1に記載の二次電池充放電装置。 The secondary battery charging / discharging device according to claim 1 , wherein a circuit element that suppresses a current is interposed between the secondary battery and the power storage unit . 前記接続装置は、各二次電池の両端電圧を測定する回路を含む請求項1に記載の二次電池充放電装置。 The secondary battery charging / discharging device according to claim 1 , wherein the connection device includes a circuit that measures a voltage between both ends of each secondary battery . 前記接続装置は、前記キャパシタとの接続用に使用されていない不使用の各二次電池について、その両端電圧に基づいて充電深度を求め、いずれかの二次電池を充電するときは、充電深度が相対的に低い二次電池を優先的に前記キャパシタに接続する請求項6に記載の二次電池充放電装置。 The connection device obtains a charging depth based on the voltage between both ends of each unused secondary battery that is not used for connection to the capacitor, and when charging any of the secondary batteries, the charging depth The secondary battery charging / discharging device according to claim 6 , wherein a secondary battery having a relatively low voltage is preferentially connected to the capacitor . 前記二次電池と前記キャパシタとの接続は、半導体スイッチング素子を介して行われる請求項1に記載の二次電池充放電装置。 The secondary battery charge / discharge device according to claim 1, wherein the secondary battery and the capacitor are connected via a semiconductor switching element . 前記半導体スイッチング素子は、FETである請求項8に記載の二次電池充放電装置。 The secondary battery charge / discharge device according to claim 8, wherein the semiconductor switching element is an FET . 前記半導体スイッチング素子は、SiC、GaN、又は、ダイヤモンドを含む材料によって構成されたワイドバンドギャップ半導体である請求項8又は請求項9に記載の二次電池充放電装置。 The secondary battery charge / discharge device according to claim 8 or 9, wherein the semiconductor switching element is a wide band gap semiconductor made of a material containing SiC, GaN, or diamond . 請求項1に記載の二次電池充放電装置と、当該二次電池充放電装置の入出力と所望の電源系統とを仲介する変換装置とを備えた電力貯蔵システム A power storage system comprising: the secondary battery charge / discharge device according to claim 1; and a conversion device that mediates input / output of the secondary battery charge / discharge device and a desired power supply system .
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