JP5641866B2 - 電力安定化システムおよび電力安定化方法 - Google Patents
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Description
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態について説明する。
図1は、第1の実施形態における電力安定化システムの拡張前の構成例を示すブロック図である。
管理部11は、各電池モジュール4の電池情報に基づいて各電池モジュール4に対する充放電量を制御する負荷配分制御機能を有する。
通信部12は、各電池モジュール4の電池情報をAC/DC変換器2やDC/DC変換器3を介した通信によって取得する。
双方向インバータ21は、配電系統からの交流電力を直流電力に変換してDC/DC変換器3へ出力したり、DC/DC変換器3からの直流電力を交流電力に変換して配電系統に出力したりする。
制御部22は、統括制御装置1からの通信指令に基づいて双方向インバータ21の動作を制御する。
通信部23は、DC/DC変換器3との間での情報の送受信を行なう。通信部25は、統括制御装置1との間での情報の送受信を行なう。通信変換部24は、通信部23により処理する情報と通信部25により処理する情報との間の変換処理を行なう。
電圧昇降圧部31は、AC/DC変換器2からの直流電力の電圧変換を行なって電池モジュール4の二次電池に充電したり、この二次電池に蓄えられていた電力の電圧変換を行なってAC/DC変換器2に放電したりする。
制御部32は、統括制御装置1やAC/DC変換器2からの通信指令に基づいて電圧昇降圧部31を制御する。
通信部33は、AC/DC変換器2や電池モジュール4との間での情報の送受信を行なう。
二次電池列41は、例えばリチウムイオン、NiMH、鉛などのいずれかの二次電池を直並列に接続したものである。
BMU42の制御部43は、DC/DC変換器3からの通信指令に基づいて二次電池列を制御し、電池の充放電を行なう。通信部44は、DC/DC変換器3との間での情報の送受信を行なう。管理部45は、二次電池列41の電圧、電流、温度、SOC(State Of Charge:充電状態)の値、内部抵抗、充放電積算電流などの電池情報を管理して、二次電池列41の異常や充放電回数の残り寿命の検知を行なう。
図2に示した拡張後のシステムは、拡張前と比較して、マスタ側の統括制御装置1が1つ備えられ、スレーブ側の統括制御装置1が2つ備えられる。また、AC/DC変換器2は、各DC/DC変換器3に対して1つずつ設けられる。
まず、図2に示した拡張後のAC/DC変換器2は電力出力値の情報をマスタ側の統括制御装置1に出力し、各電池モジュール4のBMU42は、二次電池列41の電池情報をマスタ側の統括制御装置1に出力する。マスタ側の統括制御装置1の管理部11は、このように出力された情報を入力すると、内部メモリに記憶することで設定を行なう(ステップS1)。
次に、第2の実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態における電力安定化システムの構成は図2に示したものと基本的にほぼ同様であるので同一部分の説明は省略する。
図4は、第2の実施形態における電力安定化システムの構成例を示すブロック図である。
本実施形態では、図2に示した構成と比較して、表示装置6をさらに備え、マスタ側の統括制御装置1は電池モジュール4の異常情報表示制御のための制御部13を有する。表示装置6は例えば液晶ディスプレイ装置であり、制御部61および表示部62を備える。制御部61は、マスタ側の統括制御装置1の制御部13に接続される。
マスタ側の統括制御装置1の管理部11は、各電池モジュール4の電池情報であるSOCの値や残り寿命の情報を検出し(ステップS21)、この電池情報をもとに、各電池モジュール4のうち故障もしくは充放電回数が寿命に達した電池モジュールがある場合には(ステップS22のYES)、該当の電池モジュールの異常を示す情報を表示するための表示指示信号を通信部12、制御部13を介して表示装置6の制御部61に出力する(ステップS23)。
次に、第3の実施形態について説明する。
図6は、第3の実施形態における電力安定化システムの構成例を示すブロック図である。
本実施形態では、図2に示した構成と比較して、マスタ側の統括制御装置1は、電池モジュールの異常情報送信制御のための制御部13および外部通信部14をさらに備える。
マスタ側の統括制御装置1の管理部11は、各電池モジュール4の電池情報であるSOCの値や充放電回数の残り寿命を検出し(ステップS31)、この電池情報をもとに、各電池モジュール4のうち故障もしくは充放電回数が寿命に達した電池モジュールがある場合には(ステップS32のYES)、該当の電池モジュールの異常を示す情報を外部の電力設備監視センタに報知するための外部報知指示信号を通信部12、制御部13、外部通信部14を介して電力設備監視センタに出力する(ステップS33)。
次に、第4の実施形態について説明する。本実施形態の電力安定化システムは、電池モジュール4を増設してシステムに組み入れた際に、この電池モジュールの情報通信用の通信プロトコルや電池情報を認識および設定するものである。
図8は、第4の実施形態における電力安定化システムによる処理手順の一例を示すフローチャートである。
まず、増設対象の電池モジュール4をいずれかのDC/DC変換器3に接続した場合(ステップS41)、この電池モジュール4のBMU42の管理部45は、通信プロトコルや電池情報を通信部44から接続先のDC/DC変換器3に出力する(ステップS42)。
次に、第5の実施形態について説明する。
図9は、第5の実施形態における電力安定化システムの構成例を示すブロック図である。
本実施形態では、図2に示した構成と比較して、マスタ側およびスレーブ側の統括制御装置1のそれぞれに固有の識別番号(ID)が付与される。
また、本実施形態では、マスタ側の統括制御装置1や1つ目のスレーブ側の統括制御装置1に接続されるAC/DC変換器2に対し、複数のDC/DC変換器3および電池モジュール4の組が接続される。マスタ側の統括制御装置1からの接続先の電池モジュール4は特性の異なる電池モジュール「A」、「B」であり、1つ目のスレーブ側の統括制御装置1からの接続先の電池モジュール4は電池モジュール「A」、「B」と特性の異なる電池モジュール「C」、「D」であり、2つ目のスレーブ側の統括制御装置1からの接続先の電池モジュール4は電池モジュール「A」、「B」、「C」、「D」と特性の異なる電池モジュール「E」である。
まず、複数の統括制御装置1のそれぞれに対するマスタ側およびスレーブ側の区別の設定を行なうための設定信号が、外部の電力設備監視センタから配電系統に最も近い統括制御装置1に入力される。この統括制御装置1は、入力した信号をもとに、それぞれの統括制御装置1についてのマスタ側およびスレーブ側の設定を行なう(ステップS51)。
発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Claims (6)
- 電力系統に接続され、交流電力と直流電力間の双方向の変換を行なう第1の電力変換装置と、
管理対象の二次電池を有する複数の電池モジュールと、
前記第1の電力変換装置と前記電池モジュールの間に接続され、前記第1の電力変換装置からの直流電力を変換して前記電池モジュールの二次電池に充電し、前記電池モジュールに充電された電力を変換して前記第1の電力変換装置に放電する第2の電力変換装置と、
前記電力系統の状態に応じて、前記複数の電池モジュールのそれぞれの充電または放電を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
単一のマスタ側制御装置、および少なくとも1つのスレーブ側制御装置でなり、
前記マスタ側制御装置は、
前記第1の電力変換装置の台数を複数台に拡張した場合で、この拡張により新たに設けられた前記第1の電力変換装置のそれぞれに対応させて前記スレーブ側制御装置、前記第2の電力変換装置および前記電池モジュールを設けた場合に、拡張後のそれぞれの前記第1の電力変換装置の電力出力値の合計、および拡張後の前記複数の電池モジュールの電池情報で示される充電容量の合計を計算して、それぞれの前記第2の電力変換装置の電力出力値を接続先の前記第1の電力変換装置の電力出力値以内となるように設定するための指令をそれぞれの前記第2の電力変換装置に出力し、前記複数の電池モジュールの電池情報に基づいて、前記複数の電池モジュールのうち前記マスタ側制御装置に接続される制御対象の電池モジュールの二次電池の充電または放電の制御を行ない、前記スレーブ側制御装置に接続される制御対象の電池モジュールの充電または放電の指示信号を当該スレーブ側制御装置に出力し、
前記スレーブ側制御装置は、
前記マスタ側制御装置からの指示信号にしたがって、前記拡張により新たに設けられた前記第1の電力変換装置を介して当該スレーブ側制御装置に接続される制御対象の電池モジュールの二次電池の充電または放電の制御を行なうことを特徴とする電力安定化システム。 - 電力系統に接続され、交流電力と直流電力間の双方向の変換を行なう第1の電力変換装置、管理対象の二次電池を有する複数の電池モジュールと、前記第1の電力変換装置と前記電池モジュールの間に接続され、前記第1の電力変換装置からの直流電力を変換して前記電池モジュールの二次電池に充電し、前記電池モジュールに充電された電力を変換して前記第1の電力変換装置に放電する第2の電力変換装置、および前記電力系統の状態に応じて、前記複数の電池モジュールのそれぞれの充電または放電を制御する制御装置を有する電力安定化システムに用いられる電力安定化方法であって、前記制御装置は、単一のマスタ側制御装置、および少なくとも1つのスレーブ側制御装置でなり、
前記第1の電力変換装置の台数を複数台に拡張した場合で、この拡張により新たに設けられた前記第1の電力変換装置のそれぞれに対応させて前記スレーブ側制御装置、前記第2の電力変換装置および前記電池モジュールを設けた場合に、拡張後のそれぞれの前記第1の電力変換装置の電力出力値の合計、および拡張後の前記複数の電池モジュールの電池情報で示される充電容量の合計を計算して、それぞれの前記第2の電力変換装置の電力出力値を接続先の前記第1の電力変換装置の電力出力値以内となるように設定するための指令をそれぞれの前記第2の電力変換装置に出力し、前記複数の電池モジュールの電池情報に基づいて、前記複数の電池モジュールのうち前記マスタ側制御装置に接続される制御対象の電池モジュールの二次電池の充電または放電の制御を行ない、前記スレーブ側制御装置に接続される制御対象の電池モジュールの充電または放電の指示信号を当該スレーブ側制御装置に出力し、
前記マスタ側制御装置からの指示信号にしたがって、前記拡張により新たに設けられた前記第1の電力変換装置を介して当該スレーブ側制御装置に接続される制御対象の電池モジュールの二次電池の充電または放電の制御を行なうことを特徴とする電力安定化方法。 - 前記マスタ側制御装置は、前記制御装置のうち制御対象の電池モジュールの充放電回数の残り寿命が最も長い装置であることを特徴とする請求項1に記載の電力安定化システム。
- 前記マスタ側制御装置は、前記制御装置のうち制御対象の電池モジュールの二次電池の容量が最も多い装置であることを特徴とする請求項1に記載の電力安定化システム。
- 前記電池モジュールの管理対象の二次電池の充放電が正常に行なえなくなった場合に、当該二次電池の異常を示す情報を表示する表示装置をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の電力安定化システム。
- 前記マスタ側制御装置は、
新たな電池モジュールを前記第2の電力変換装置に接続して増設した場合に、当該電池モジュールの二次電池の情報を取得し、この取得した情報をもとに、前記増設した電池モジュールの充放電を制御することを特徴とする請求項1に記載の電力安定化システム。
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