JP5809934B2 - Power storage device and power supply system - Google Patents
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Description
本発明は蓄電装置に関し、特に蓄電装置が備える蓄電池の保存による劣化(経年劣化)を低減する技術に関する。また、本発明は、そのような蓄電装置を備える電源システムに関する。 The present invention relates to a power storage device, and particularly to a technique for reducing deterioration (aging deterioration) due to storage of a storage battery included in the power storage device. The present invention also relates to a power supply system including such a power storage device.
リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の蓄電池(二次電池)の劣化には、充放電時の劣化(サイクル劣化)の他に、充放電していない場合にも進行する経年劣化(保存劣化とも言い換えられる)がある(例えば特許文献1参照)。蓄電池を備える蓄電装置は、例えば無停電電源装置(UPS;Uninterruptible Power Supply)として使用されることがある等、充放電しない状態で保存される期間が長くなる場合もあり、経年劣化の低減は、サイクル劣化の低減とともに重要である。 For deterioration of storage batteries (secondary batteries) such as lithium ion batteries and nickel metal hydride batteries, in addition to deterioration at the time of charge / discharge (cycle deterioration), aged deterioration even when not being charged / discharged (preservation deterioration) (See, for example, Patent Document 1). A power storage device including a storage battery may be used as an uninterruptible power supply (UPS), for example, and may be stored for a long time without being charged / discharged. It is important with the reduction of cycle degradation.
なお、特許文献2には、蓄電池の長寿命化に関する技術が開示される。特許文献2には、蓄電池の長寿命化を図る蓄電池の放電制御装置が開示され、この装置に備えられる制御手段は、放電深度検出手段が検出した放電深度に基づき、蓄電池の寿命を保証する標準放電深度を超えないように被給電機器の運転を制御する。これにより、上記放電制御装置では、過放電による蓄電池の寿命への影響を無くすことができる。以上からわかるように、特許文献2には、蓄電池の経年劣化を低減する技術については開示されない。
以上の点に鑑みて、本発明の目的は、蓄電池の経年劣化(保存劣化)を低減できる蓄電装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、そのような蓄電装置を備える電源システムを提供することである。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a power storage device that can reduce aged deterioration (storage deterioration) of a storage battery. Another object of the present invention is to provide a power supply system including such a power storage device.
上記目的を達成するために本発明の蓄電装置は、並列接続される複数の蓄電池と、前記複数の蓄電池それぞれのSOCを調整可能に設けられる調整手段と、を備える蓄電装置であって、前記複数の蓄電池の合計残容量を所定の値として保存する場合に、前記複数の蓄電池それぞれのSOCが、全て同一とされずに複数種類に分けられる構成(第1の構成)になっている。 In order to achieve the above object, a power storage device according to the present invention is a power storage device including a plurality of storage batteries connected in parallel and an adjustment unit provided to adjust the SOC of each of the plurality of storage batteries. When the total remaining capacity of the storage batteries is stored as a predetermined value, the SOCs of the plurality of storage batteries are configured to be divided into a plurality of types without being the same (first configuration).
なお、第1の構成において、蓄電池は、単一の蓄電池セルでもよいし、複数の蓄電池セルで構成されるもの(組電池)でもよい。 In the first configuration, the storage battery may be a single storage battery cell, or may be a battery (assembled battery) configured by a plurality of storage battery cells.
本出願人は、実験によって、保存SOC(保存開始時のSOC)の変化に対する蓄電池の劣化度(経年劣化の度合い)の変化について、非線形な特性を示す蓄電池が存在することを見出している。このために、本構成のように、蓄電池を一定の条件で保存する場合に、複数の蓄電池のSOCを全て同一にせずに複数種類に分けることによって、SOCを全て同一に揃えた場合に比べて、複数の蓄電池の平均の劣化度(経年劣化の度合い)を低減することが可能になる。 The present applicant has found through experiments that there is a storage battery that exhibits nonlinear characteristics with respect to a change in the degree of deterioration of the storage battery (the degree of aging deterioration) with respect to a change in the stored SOC (SOC at the start of storage). For this reason, as in this configuration, when storing the storage battery under certain conditions, the SOCs of the plurality of storage batteries are not all the same, but are divided into a plurality of types, compared with the case where all the SOCs are made identical. It becomes possible to reduce the average deterioration degree (degree of aging deterioration) of the plurality of storage batteries.
上記第1の構成の蓄電装置において、前記複数の蓄電池それぞれのSOCは、前記蓄電池の保存開始時のSOCと、前記蓄電池が所定の期間保存された後の劣化度との関係を示す劣化情報に基づいて決定される構成(第2の構成)とするのが好ましい。この第2の構成の蓄電装置において、前記複数の蓄電池それぞれのSOCと前記劣化情報とから想定される前記複数の蓄電池の平均の劣化度が、前記複数の蓄電池それぞれのSOCを全て同一にした場合に前記劣化情報から想定される前記複数の蓄電池の平均の劣化度を下回るように、前記複数の蓄電池それぞれのSOCは決定される構成(第3の構成)とするのが好ましい。 In the power storage device having the first configuration, the SOC of each of the plurality of storage batteries is deterioration information indicating a relationship between the SOC at the start of storage of the storage battery and the deterioration degree after the storage battery is stored for a predetermined period. It is preferable that the configuration is determined based on the second configuration. In the power storage device of the second configuration, when the average deterioration degree of the plurality of storage batteries assumed from the SOC of each of the plurality of storage batteries and the deterioration information is the same for all the SOCs of the plurality of storage batteries Preferably, the SOC of each of the plurality of storage batteries is determined (third configuration) so as to be lower than the average degree of deterioration of the plurality of storage batteries assumed from the deterioration information.
上記第1から第3のいずれかの構成の蓄電装置において、前記複数の蓄電池の合計残容量が所定の値になるように保存する場合における、前記複数の蓄電池に対するSOCの割り当てが、所定のタイミングで入れ替えられる構成(第4の構成)としてもよい。本構成によれば、複数の蓄電池それぞれの劣化進行度(経年劣化の進行度)を均等にすることができる。 In the power storage device having any one of the first to third configurations, when the total remaining capacity of the plurality of storage batteries is stored so as to have a predetermined value, the allocation of the SOC to the plurality of storage batteries is performed at a predetermined timing. It is good also as a structure replaced with (4th structure). According to this configuration, it is possible to make the deterioration progress (progress of aging deterioration) of each of the plurality of storage batteries equal.
上記第1から第4のいずれかの構成の蓄電装置において、前記複数の蓄電池が充放電される場合においても、前記複数の蓄電池それぞれのSOCが、全て同一とされずに複数種類に分けられている構成(第5の構成)としてもよい。蓄電装置が備える蓄電池においては、保存時ばかりではなく、充放電が行われている際にも、経年劣化が進行する。このために、本構成によれば、蓄電装置が備える複数の蓄電池の経年劣化の低減をより有効に行える。 In the power storage device having any one of the first to fourth configurations, even when the plurality of storage batteries are charged and discharged, the SOCs of the plurality of storage batteries are not all the same, but are divided into a plurality of types. It is good also as a structure (5th structure). In a storage battery included in a power storage device, aging progresses not only during storage but also during charging and discharging. For this reason, according to this structure, reduction of aged deterioration of the some storage battery with which an electrical storage apparatus is provided can be performed more effectively.
上記第1から第5のいずれかの構成の蓄電装置において、前記調整手段には、複数のDC−DCコンバータと、前記複数のDC−DCコンバータを制御する制御部と、が含まれる構成(第6の構成)が採用されてもよい。本構成によれば、SOCの異なる複数の蓄電装置の同時使用が可能であるために、蓄電装置の出力電力を十分に確保可能である。なお、場合によっては、前記DC−DCコンバータに代えて、スイッチが用いられても構わない。 In the power storage device having any one of the first to fifth configurations, the adjustment unit includes a plurality of DC-DC converters and a control unit that controls the plurality of DC-DC converters (first configuration). 6) may be employed. According to this configuration, since a plurality of power storage devices having different SOCs can be used simultaneously, the output power of the power storage device can be sufficiently secured. In some cases, a switch may be used instead of the DC-DC converter.
上記目的を達成するために本発明の電源システムは、外部負荷に対して電力を供給可能な電力供給源と、前記電力供給源からの電力を充電可能に設けられるとともに、外部負荷に対して放電可能に設けられる、上記第1から第6のいずれかの蓄電装置と、を備える構成(第7の構成)になっている。 In order to achieve the above object, a power supply system of the present invention is provided with a power supply source capable of supplying power to an external load, and capable of charging power from the power supply source, and discharging to the external load. A configuration (seventh configuration) provided with any one of the first to sixth power storage devices provided as possible.
本構成では、蓄電池の経年劣化の低減が図れる蓄電装置を用いて電源システムが構成されており、電源システムの長寿命化が期待できる。 In this configuration, the power supply system is configured using a power storage device that can reduce the aging deterioration of the storage battery, and it is expected to extend the life of the power supply system.
本発明によると、蓄電池の経年劣化(保存劣化)を低減できる蓄電装置を提供できる。また、本発明によれば、電源システムの長寿命化が期待できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrical storage apparatus which can reduce aged deterioration (storage deterioration) of a storage battery can be provided. In addition, according to the present invention, the life of the power supply system can be expected to be extended.
以下、本発明の蓄電装置及び電源システムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of a power storage device and a power supply system of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る電源システム1の概略構成を示すブロック図である。図1において、太線は電力線、細線は信号線を示している。図1に示すように、電源システム1は、電力供給源10と、PCS(Power Conditioning System)20と、蓄電装置30と、を備える。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power supply system 1 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, thick lines indicate power lines and thin lines indicate signal lines. As shown in FIG. 1, the power supply system 1 includes a
電力供給源10は、外部負荷や蓄電装置30に対して電力を供給する。本実施形態では、電力供給源10として商用交流電源(電力系統に繋がる)を想定している。ただし、電力供給源は、自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー発電装置でもよい。自然エネルギー発電装置としては、例えば太陽光によって発電する太陽光発電装置や風力によって発電する風力発電装置等が挙げられる。
The
PCS20(電力変換部)は双方向コンバータを備える。この双方向コンバータにより、PCS20は、電力供給源10からの交流電力を直流電力に変換するとともに、蓄電装置30からの直流電力を交流電力に変換する。なお、電力供給源として例えば太陽光発電装置が採用される場合には、供給電力が直流となるため、PCSに備えられる電力変換器の種類は適宜変更する必要がある。
The PCS 20 (power conversion unit) includes a bidirectional converter. With this bidirectional converter, the PCS 20 converts AC power from the
蓄電装置30は、コントローラ31と、4つのDC−DCコンバータ32a〜32dと、4つの蓄電池33a〜33dとを備える。第1DC−DCコンバータ32aは第1蓄電池33aに接続され、第2DC−DCコンバータ32bは第2蓄電池33bに接続され、第3DC−DCコンバータ32cは第3蓄電池33cに接続され、第4DC−DCコンバータ32dは第4蓄電池33dに接続される。そして、これら4つの組が並列に接続されている。
The
なお、蓄電池33a〜33dは、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の充放電可能な電池から適宜選択すればよい。また、蓄電池33a〜33dは、1つの蓄電池セルで構成されるものでもよいし、複数の蓄電池セルが直列、並列、或いは、直並列に接続された組電池でもよい。また、4つの蓄電池33a〜33dは、劣化していない状態において、同一の満充電容量を有する。
The
コントローラ31は、各DC−DCコンバータ32a〜32dに対して、各DC−DCコンバータ32a〜32dに接続される蓄電池33a〜33dの充放電に関する指令信号を出力する。各DC−DCコンバータ32a〜32dは、当該指令に基づいてPCS20から供給される電力を各蓄電池33a〜33dに適切な電力に変換して出力する。また、各DC−DCコンバータ32a〜32dは、各蓄電池33a〜33dから供給される電力をPCS20に適切な電力に変換して出力する。すなわち、コントローラ31、及び、各DC−DCコンバータ32a〜32dによって、各蓄電池33a〜33dの充放電に関わる制御(電池容量の調整)が実行される。
The
なお、コントローラ31には、蓄電池の経年劣化特性に関するデータ(後述する)が記憶される不揮発性のメモリ31aが備えられる。また、コントローラ31には、各蓄電池33a〜33dから、SOC(State Of Charge)を含む電池情報が送信される。SOCは、電池の充電状態を示す指標であり、満充電容量に対する放電可能容量(残存容量)の比(百分率)で表される。各蓄電池33a〜33dのSOCは、例えば、各蓄電池33a〜33dに流れる充放電電流の積算値から求められる。また、各蓄電池33a〜33dのSOCは、予め決定された、各蓄電池33a〜33dの開放電圧(Open Circuit Voltage(OCV))とSOCとの関係を示す計算式或いはテーブルを参照することにより求めることもできる。
The
なお、4つの蓄電池33a〜33dは、本発明の並列接続される複数の蓄電池の一例である。また、コントローラ31と4つのDC−DCコンバータ32a〜32dとは、本発明の調整手段の一例である。
The four
次に、以上のように構成される蓄電装置30において実行される、蓄電池の経年劣化(保存劣化とも呼ばれる)を低減する制御方法について説明する。蓄電装置30の4つの蓄電池33a〜33dは、例えば停電時において蓄電装置30から外部負荷に給電できるようにする等の目的で、合計の残容量が所定の値になるように保存される。所定の値は、電源システム1の運用によって適宜決定される。
Next, a control method for reducing aging deterioration (also referred to as storage deterioration) of the storage battery, which is executed in the
図2は、第1実施形態の蓄電装置30で実行される蓄電池の経年劣化低減制御処理の流れを示すフローチャートである。コントローラ31は、4つの蓄電池33a〜33dの合計の残容量が所定の値になるように保存するタイミングになったと判断する(ステップS1でYes)と、メモリ31aに記憶される蓄電池の経年劣化(保存劣化)特性に関するデータ(劣化情報)を読み出す(ステップS2)。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a flow of the storage battery aging deterioration control process executed by the
ここで、メモリ31aに記憶される劣化情報について、図3Aを参照しながら説明しておく。図3Aは、第1実施形態の蓄電装置30が備える蓄電池33a〜33dの経年劣化特性の一例を示すグラフである。図3Aにおいて、横軸は保存開始時の蓄電池のSOC、縦軸は蓄電池を所定の期間(ここでは一例として12か月としている)保存する前後の満充電容量の比(百分率)を示す。縦軸は、蓄電池の劣化度の指標になる。縦軸が100%の場合は、満充電容量が変化していないために劣化していないこと(劣化進行度ゼロ)になり、縦軸が90%の場合には、保存により満充電容量の減少が見られて容量が10%劣化したことになる。
Here, the deterioration information stored in the memory 31a will be described with reference to FIG. 3A. FIG. 3A is a graph illustrating an example of aged deterioration characteristics of the
図3Aに示すように、第1実施形態の蓄電装置30が備える蓄電池33a〜33dは、保存開始時のSOC(保存SOC)が大きくなるにつれて、所定の期間保存した後の劣化度が大きくなることがわかる。ただし、保存SOC50%を境に、保存SOCの変化に対する劣化度の変化割合が変わる。すなわち、保存SOCが50%より大きい場合に比べて、保存SOCが50%より小さい場合の方が、保存SOCの変化に対する劣化度の変化割合(増大割合)が小さくなる傾向が認められる。メモリ31aには、このような蓄電池の劣化特性が例えばテーブル化して、或いは計算式化されて記憶されている。
As illustrated in FIG. 3A, the
図2に戻って、劣化情報を読み出したコントローラ31は、各蓄電池33a〜33dに割り当てるSOCを決定する(ステップS3)。この決定は、次のように行われる。なお、この決定にあたって、上述のように、全ての蓄電池33a〜33dの残容量の合計が所定の値になることが前提とされる。
Returning to FIG. 2, the
例えば、割り当てられるSOCの種類が2種類(SOCyとSOCz)とされる場合には、以下の式(1)及び式(2)を満足するようにSOCの決定が行われる。なお、SOCxは、全ての蓄電池のSOCが同一とされる場合のSOC値(上述した蓄電池の残容量の合計値を蓄電池の数で割った値)である。また、βxは、蓄電池のSOCがSOCxとされる場合の劣化度(劣化情報から得られる値)である。また、βyは、蓄電池のSOCがSOCyとされる場合の劣化度である。また、βzは、蓄電池のSOCがSOCzとされる場合の劣化度である。
βx>(βy+βz)/2 (1)
SOCx=(SOCy+SOCz)/2 (2)
For example, when two types of SOCs are assigned (SOCy and SOCz), the SOC is determined so as to satisfy the following expressions (1) and (2). Note that SOCx is an SOC value (a value obtained by dividing the total value of the remaining capacities of the above-described storage batteries by the number of storage batteries) when the SOCs of all the storage batteries are the same. Βx is a degree of deterioration (a value obtained from deterioration information) when the SOC of the storage battery is SOCx. Βy is the degree of deterioration when the SOC of the storage battery is SOCy. Βz is a degree of deterioration when the SOC of the storage battery is set to SOCz.
βx> (βy + βz) / 2 (1)
SOCx = (SOCy + SOCz) / 2 (2)
ここで、SOCx=50%とされる場合を例に説明する。各蓄電池33a〜33dのSOCが全て50%とされた場合(図4A参照)における、4つの蓄電池33a〜33dの平均の劣化度は、先に読み出された劣化情報(図3Aのグラフが相当)に基づいて求められる。図3Aの例では、この劣化度は5%(βx=5%)になる。次に、4つの蓄電池33a〜33dの平均の劣化度が先に求めた劣化度(βx=5%)を下回るように、先に読み出された劣化情報(図3Aのグラフが相当)に基づいて、各蓄電池33a〜33dのSOCが決定される(複数種類に振り分けられる)。
Here, a case where SOCx = 50% will be described as an example. When the SOCs of the
ここで、コントローラ31は、電源システム1に許容される保存時のSOCの下限値を有する蓄電池の数ができるだけ多くなるように、SOCの割り振りを行うのが好ましい。なお、上記SOCの下限値については、例えば、予めメモリ31aに記憶される構成でもよいし、電源システム1のコントローラ(不図示)から与えられる構成でもよい。
Here, it is preferable that the
電源システム1が許容するSOCが25%である場合、例えば図4Bに示すように、第1蓄電池33a及び第2蓄電池33bのSOCを25%(SOCy=25%)、第3蓄電池33c及び第4蓄電池33dのSOCを75%(SOCz=75%)とするのが好ましい。この場合、4つの蓄電池33a〜33dの平均の劣化度は、4%(=(2.5%×2+5.5%×2)/4=(βy+βz)/2)になる(図3参照)。すなわち、この劣化度(4%)は、4つの蓄電池33a〜33dのSOCを全て同一にした場合の劣化度(5%)を下回る(式(1)を満足する)。
When the SOC allowed by the power supply system 1 is 25%, for example, as shown in FIG. 4B, the SOC of the
なお、電源システム1が許容するSOCの下限値が0%であれば、第1蓄電池33a及び第2蓄電池33bのSOCを0%(SOCy=0%)、第3蓄電池33c及び第4蓄電池33dのSOCを100%(SOCz=100%)とするのが好ましい。この場合には、4つの蓄電池33a〜33dの平均の劣化度は、3%(=(0%×2+6%×2)/4)とできる(βxを下回る)。
If the lower limit value of the SOC allowed by the power supply system 1 is 0%, the SOCs of the
コントローラ31は、各蓄電池33a〜33dのSOCを決定すると、決定されたSOCとなるように、各蓄電池33a〜33dの充電或いは放電を行う(ステップS4)。各蓄電池33a〜33dを決定されたSOCとする作業は、各蓄電池33a〜33dに対して同時に行われてもよいし、複数の組、或いは、個々に分けて行われてもよい。各蓄電池33a〜33dのSOCが狙いのSOC値となった時点で保存が開始される(ステップS5)。以上により、蓄電池の経年劣化低減制御処理は終了する。
When the
以上のように経年劣化低減制御処理を行うことにより、4つの蓄電池33a〜33dの経年劣化(保存劣化)を低減できる。
By performing the aging deterioration reduction control process as described above, the aging deterioration (storage deterioration) of the four
なお、各蓄電池33a〜33dのSOCと経年劣化特性から想定される4つの蓄電池33a〜33dの平均の劣化度が、各蓄電池33a〜33dのSOCを全て同一にした場合に経年劣化特性から想定される4つの蓄電池33a〜33dの平均の劣化度を下回るように、各蓄電池33a〜33dのSOCが決定できればよい。このために、劣化度の変化割合(保存SOCの変化に対する変化の割合)が変わる点より保存SOCが大きい側で、劣化度の増大割合が小さくなる蓄電池(図3に示す特性が該当)の他、例えば、劣化度が低減する方向に変化する蓄電池(例えば図3における保存SOC50%を頂点としたV字状のグラフを示す蓄電池)等も、本実施形態の蓄電池として用いることができる。
In addition, the average deterioration degree of the four
図3Bは、第1実施形態の蓄電装置30が備える蓄電池33a〜33dの経年劣化特性の別例を示すグラフである。図3Bの横軸及び縦軸は図3Aと同様である。図3Bも図3A同様に非線形の特性を示すが、更に複雑となっている。大まかに説明すると、保存SOCが0〜25%程度では保存SOCの増加とともに劣化度が大きくなる(保存SOCの変化に対する劣化度の増加率は比較的大きい)。また、保存SOCが25〜50%程度では保存SOCが変化しても劣化度はあまり変化しない(若干大きくなる)。また、保存SOCが50%程度以上となると、保存SOCの増加とともに劣化度が大きくなるが、保存SOCが75%程度までは保存SOCの変化に対する劣化度の増加率はさほど大きくなく、保存SOCが100%に近付くと劣化度の増加率(保存SOCの変化に対する)は比較的大きくなる。
FIG. 3B is a graph illustrating another example of the aging deterioration characteristics of the
このような特性を示す蓄電池が使用される場合も、例えば、第1蓄電池33a及び第2蓄電池33bのSOCが10%(図3BのSOCyが該当)、第3蓄電池33c及び第4蓄電池33dのSOCが60%(図3BのSOCzが該当)となるように、SOCの割り振りが決定されれば、経年劣化の低減が可能である。なお、ここでは、上記式(2)のSOCx=35%を想定している。図3Bからわかるように、全蓄電池33a〜33dのSOCを同一とする場合には劣化度が5%になるが、上記のようにSOCを割り振る(SOCy=10%、SOCz=60%)ことで、劣化度が4.25%(=(3%×2+5.5%×2)/4)に抑制される。
Even when a storage battery having such characteristics is used, for example, the SOC of the
以上に示した経年劣化低減制御処理は、蓄電池33a〜33dの保存を行う場合に毎回行われてもよい。ただし、各蓄電池33a〜33dのSOCの振り分けが一度決まれば、その後は、SOCの決定処理(ステップS2及びS3)は行わず、先に決定されたSOCになるように、各蓄電池33a〜33dの充放電が行われるようにしてもよい。また、予めステップS3で説明した方法に従って保存時における各蓄電池33a〜33dのSOCを決定しておき、この決定された値をメモリ31aに記憶しておくようにしてもよい。この場合は、コントローラ31は、保存時における各蓄電池33a〜33dのSOCについてメモリ31aから読み出す処理のみ行い、SOCの振り分けを決定する演算処理は行わない。
The aged deterioration reduction control process described above may be performed every time when the
また、上記劣化情報は、予め実験で求められたものではなく、蓄電装置30の運用によって得られた劣化情報であってもよい。例えば、最初のうちは、保存時における各蓄電池33a〜33dのSOCの決定処理が、実験で得られた劣化情報を用いて行われ、或るタイミングで、SOCの決定処理が、運用によって得られた劣化情報を用いて行われるように変更されるといった構成が採用されてもよい。
Further, the deterioration information is not obtained in advance by experiments, but may be deterioration information obtained by operating the
ここで、第1実施形態の構成に関する変形例について説明しておく。図5は、第1実施形態における蓄電池の経年劣化低減制御処理の変形例を説明するための図である。この変形例では、保存期間が所定の期間(適宜決定さればよい)を経過すると、各蓄電池33a〜33dの保存時のSOCの割り当てが入れ替えられる(ローテーションされる)ようになっている。
Here, the modification regarding the structure of 1st Embodiment is demonstrated. FIG. 5 is a diagram for explaining a modification of the aging deterioration reduction control process of the storage battery in the first embodiment. In this modification, when the storage period elapses a predetermined period (which may be determined as appropriate), the SOC assignment at the time of storage of each of the
図5に示す例では、最初、第1蓄電池33a及び第2蓄電池33bの保存時のSOCが25%とされ、第3蓄電池33c及び第4蓄電池33dの保存時のSOCが75%とされる。そして、保存期間が所定の期間を経過すると、第1蓄電池33a及び第2蓄電池33bの保存時のSOCが75%、第3蓄電池33c及び第4蓄電池33dの保存時のSOCが25%となるように入れ替えが行われる。このような入れ替えが行われることにより、各蓄電池33a〜33dの劣化度の進行が均等になることが期待できる。
In the example shown in FIG. 5, first, the SOC when the
図6は、第1実施形態の蓄電装置30の変形例を示すブロック図である。図6に示す変形例では、第1実施形態の蓄電装置30における各DC−DCコンバータ32a〜32dが、スイッチ34a〜34dに置き換えられている。このような構成でも、上述したのと同様な経年劣化低減処理を実行可能である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a modification of the
ただし、この変形例の構成では、例えば保存中において停電等が発生して蓄電装置30が使用される場合に、SOCが異なる蓄電池を同時に使用できなくなる。例えば、SOCが大きい第1蓄電池33a及び第2蓄電池33bのみが使用されることになる。このために、蓄電装置30の最大出力電力が低減する。このような構成でも、例えば、停電が発生した場合における外部負荷の要求電力が小さければ、全く問題はない。
However, in the configuration of this modification, for example, when a power failure occurs during storage and the
なお、本構成の場合には、コントローラ31(図1参照)と、コントローラ31によって制御されるスイッチ31a〜31dが、本発明の調整手段に該当することになる。
In the case of this configuration, the controller 31 (see FIG. 1) and the switches 31a to 31d controlled by the
<第2実施形態>
次に第2実施形態の電源システム及び蓄電装置について説明する。図7は、本発明の第2実施形態に係る電源システム2の概略構成を示すブロック図である。図7に示すように、電源システム2は、電力供給源となる太陽光発電装置11及び商用交流電源(電力系統に繋がる)12と、PCS(電力変換部)21と、蓄電装置40と、を備える。
Second Embodiment
Next, the power supply system and power storage device of the second embodiment will be described. FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of the
PCS21には、DC−DCコンバータ21aと、インバータ21bとが備えられる。PCS21に備えられるDC−DCコンバータ21aは、太陽光発電装置11から供給される直流電力を適切な直流電力に変換する。このDC−DCコンバータ21aから出力される直流電力は、外部負荷(DC機器)、インバータ21b、或いは、蓄電装置40に適宜供給される。インバータ21bは、太陽光発電装置11或いは蓄電装置30から供給される直流電力を適切な交流電力に変換する。インバータ21bから出力される交流電力は、外部負荷(AC機器)に供給されたり、電力系統12に供給されたりする。場合によっては、インバータ21bに代えて双方向コンバータを用いてもよい。
The
なお、蓄電装置40は、第1実施形態の蓄電装置30と同じ部材で構成される。このために、構成の詳細な説明は省略する。また、同じ部材については、第1実施形態と同一の符号を用いて説明する。
In addition, the
電源システム2における蓄電装置40の使用方法として、図8に示すような使用方法が想定される。なお、図8は、第2実施形態の蓄電装置40の使用方法について説明するためのグラフである。図8において、横軸は時刻(一日分の時刻)、縦軸は4つの蓄電池33a〜33dの平均のSOCである。
As a method of using the
図8に示す例では、日中は、太陽光発電装置11で発電される電力で、外部負荷に必要な電力の大部分を賄うことを想定している。そして、太陽光発電装置1で発電される電力のうち、余剰の電力を蓄電装置40に蓄電(充電)することを想定している。図8に示す例で、夕方に蓄電装置40が放電するのは、太陽光発電装置1では賄えない一部の電力を蓄電装置40が賄うためである。夜間においては、太陽光発電装置11が発電しないために、蓄電装置40は充電されず、蓄電装置40は、4つの蓄電池33a〜33dの残容量の合計が所定の値となるように調整され、その後は使用されない(保存される)。
In the example illustrated in FIG. 8, it is assumed that the power generated by the solar
なお、図8に示す例では、各蓄電池33a〜33dのSOCが50%とされた場合の残容量の合計値が、上述の所定の値に等しくなることが想定されている。夜間に4つの蓄電池33a〜33dの平均SOCを50%とするのは、例えば蓄電装置40を停電対策として使用できるようにする目的等のためである。
In the example illustrated in FIG. 8, it is assumed that the total value of the remaining capacity when the SOC of each of the
図9は、第2実施形態の蓄電装置40が備える各蓄電池33a〜33dのSOCの変化(一例)を示すグラフである。図9において、横軸は時刻(一日分の時刻)、縦軸は各蓄電池33a〜33dのSOCである。なお、図9において、(a)は第1蓄電池33a及び第2蓄電池33bのSOC変化を示し、(b)は第3蓄電池33c及び第4蓄電池33dのSOC変化を示す。また、破線のグラフは、4つの蓄電池33a〜33dのSOCが全て同一に揃えられた場合のSOC変化パターンで、比較用に示されている。
FIG. 9 is a graph showing a change (one example) in SOC of each of the
図9に示すように、夜間(すなわち、各蓄電池33a〜33dが保存される保存期間)においては、第1蓄電池33a及び第2蓄電池33bのSOCが25%、第3蓄電池33c及び第4蓄電池33dのSOCが75%で一定となるように調整される(図4Bに示す状態に同じ)。
As shown in FIG. 9, the SOC of the
このために、第1実施形態で説明したように、4つの蓄電池33a〜33dが全て同一のSOCに揃えられる場合に比べて、保存期間における4つの蓄電池33a〜33dの平均の劣化度(経年劣化の劣化度)が低減される。なお、第1実施形態の場合と同様に、電源システム2が要求する、保存時の各蓄電池33a〜33dの合計の残容量、及び、電源システム2が許容するSOCの下限値によって、保存期間における各蓄電池33a〜33dのSOCの振り分け方は適宜変更されてよい。また、保存期間における各蓄電池33a〜33dのSOCの値は、予め決定されたものがメモリ31aに記憶されている構成であってもよいし、コントローラ31が演算によって適宜決定するものであってもよい。
For this reason, as described in the first embodiment, the average deterioration degree of the four
また、第2実施形態では、蓄電装置40が充放電されている場合においても、4つの蓄電池33a〜33dのSOCが全て同一に揃えられるのではなく、2種類に分けられている。すなわち、第1蓄電池33a及び第2蓄電池33bからなる第1の組と、第3蓄電池33c及び第4蓄電池33dからなる第2の組とで、SOCが異なるように制御される。図9に示す例では、充放電時における、第1の組のSOCと、第2の組のSOCとの平均値が、4つの蓄電池33a〜33dのSOCが全て同一に揃えられた場合におけるSOCの想定変化パターン(図9の破線グラフ)と同一となるように、各蓄電池33a〜33dにおける充放電レートが決定されている。
In the second embodiment, even when the
経年劣化は、充放電中にも生じる。このために、図9に示す例のように各蓄電池33a〜33dを制御することにより、4つの蓄電池33a〜33dが全て同一のSOCに揃えられる場合に比べて、充放電時においても、4つの蓄電池33a〜33dの平均の劣化度を低減可能である。ただし、充放電中にいつでも劣化の進行を低減する効果があるわけではなく、本例では、第1蓄電池33a及び第2蓄電池33bのSOCが50%を超えた時点で劣化の進行を低減する効果はなくなる(図3Aのグラフ参照)。
Aging also occurs during charging and discharging. For this reason, by controlling each
なお、第2実施形態の構成において、充放電パターンは、過放電、過充電、過電流とならない範囲で適宜変更してよい。また、充放電時における、上記第1の組のSOCと、上記第2の組のSOCとの平均値は、SOCが全て同一に揃えられた場合におけるSOCの想定パターンと同一となるように制御する必要は必ずしもない。 In the configuration of the second embodiment, the charge / discharge pattern may be changed as appropriate within a range that does not cause overdischarge, overcharge, or overcurrent. In addition, the average value of the first set of SOCs and the second set of SOCs during charging and discharging is controlled to be the same as the assumed SOC pattern when the SOCs are all aligned. You don't have to.
また、第2実施形態の構成でも、第1実施形態同様に、所定のタイミングで、各蓄電池33a〜33dの保存期間におけるSOCの割り当てがローテーションされる構成が採用されても構わない。例えば、図10に示すように、各蓄電池33a〜33dが放電されるタイミングを利用して、保存期間におけるSOCの割り当てがローテーションされてもよい。図10では、放電後において、第1蓄電池33a及び第2蓄電池33bのSOC(保存期間におけるSOC)が25%から75%に入れ替えられ、第3蓄電池33c及び第4蓄電池33dのSOCが75%から25%に入れ替えられている。
Also in the configuration of the second embodiment, as in the first embodiment, a configuration in which the SOC allocation during the storage period of each of the
なお、図10において、横軸は時刻(一日分の時刻)、縦軸は各蓄電池33a〜33dのSOCである。図10において、(a)は第1蓄電池33a及び第2蓄電池33bのSOC変化を示し、(b)は第3蓄電池33c及び第4蓄電池33dのSOC変化を示す。また、破線のグラフは、4つの蓄電池33a〜33dのSOCが全て同一に揃えられた場合のSOC変化パターンで、比較用に示されている。
In FIG. 10, the horizontal axis represents time (one day's time), and the vertical axis represents the SOC of each of the
また、第2実施形態の構成でも、蓄電装置40が備える各DC−DCコンバータ32a〜32dについて、スイッチに入れ替えても構わない。この場合、異なるSOCの蓄電池は同時に使用できないので、蓄電池33a〜33dの充放電の制御については変更する必要が生じる。
In the configuration of the second embodiment, the DC-
<その他>
以上に示した実施形態は本発明の例示であり、本発明の蓄電装置及び電源システムは、以上に示した構成に限定されるものではない。すなわち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、以上に示した実施形態の構成は適宜変更可能である。
<Others>
The embodiment described above is an exemplification of the present invention, and the power storage device and the power supply system of the present invention are not limited to the configuration described above. That is, the configuration of the embodiment described above can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
例えば、以上に示した実施形態では、蓄電装置が備える並列接続された蓄電池の数が4つとされた。しかし、これに限定されず、並列接続される蓄電池の数は適宜変更して構わない。また、保存時に設定されるSOCの種類数も適宜変更して構わない。場合によっては、保存時に設定されるSOCが全ての蓄電池で異なってもよい。 For example, in the embodiment described above, the number of storage batteries connected in parallel included in the power storage device is four. However, the present invention is not limited to this, and the number of storage batteries connected in parallel may be changed as appropriate. Further, the number of types of SOC set at the time of storage may be changed as appropriate. In some cases, the SOC set at the time of storage may be different for all the storage batteries.
その他、本発明の蓄電装置及び電源システムは、据え置き型の装置に限らず、例えば車両、船、飛行機、ロボット、電動アシスト自転車等の移動体に対しても適用可能である。 In addition, the power storage device and the power supply system of the present invention are not limited to stationary devices, and can be applied to moving bodies such as vehicles, ships, airplanes, robots, and power-assisted bicycles.
1、2 電源システム
10、12 商用交流電源(電力供給源)
11 太陽光発電装置(電力供給源)
30、40 蓄電装置
31 コントローラ(制御部、調整手段の一部)
32a〜32d DC−DCコンバータ(調整手段の一部)
33a〜33d 蓄電池
34a〜34d スイッチ(調整手段の一部)
1, 2
11 Solar power generation equipment (power supply source)
30, 40
32a to 32d DC-DC converter (part of adjusting means)
33a-
Claims (5)
前記複数の蓄電池それぞれのSOCを調整可能に設けられる調整手段と、
を備える蓄電装置であって、
前記複数の蓄電池の合計残容量を所定の値として保存する場合に、前記複数の蓄電池のSOCが、複数種類に分けられ、
前記蓄電池の保存開始時のSOCと前記蓄電池が所定の期間保存された後の劣化度との関係を示す劣化情報から想定される前記複数の蓄電池の平均の劣化度が、前記複数の蓄電池それぞれのSOCを全て同一にした場合に前記劣化情報から想定される前記複数の蓄電池の平均の劣化度を下回るように、前記複数の蓄電池それぞれのSOCは決定される、蓄電装置。 A plurality of storage batteries connected in parallel;
Adjusting means provided so that the SOC of each of the plurality of storage batteries can be adjusted;
A power storage device comprising:
To save the total remaining capacity of the plurality of storage batteries as the predetermined value, SOC of the plurality of power storage pond, divided et is the double several,
The average deterioration degree of the plurality of storage batteries assumed from the deterioration information indicating the relationship between the SOC at the start of storage of the storage battery and the deterioration degree after the storage battery is stored for a predetermined period of time is determined for each of the storage batteries. The power storage device in which the SOC of each of the plurality of storage batteries is determined so as to be lower than the average deterioration degree of the plurality of storage batteries assumed from the deterioration information when the SOCs are all the same .
前記電力供給源からの電力を充電可能に設けられるとともに、外部負荷に対して放電可能に設けられる、請求項1から4のいずれかに記載の蓄電装置と、
を備える、電源システム。 A power supply source capable of supplying power to an external load;
The power storage device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the power storage device is provided so as to be able to be charged with electric power from the power supply source, and is provided so as to be capable of being discharged with respect to an external load.
A power system.
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