JP6013227B2 - 蓄電装置 - Google Patents
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Description
本実施形態の蓄電装置は、複数の蓄電部1a,1b,1c,…と、複数の電力変換部2a,2b,2c,…と、制御部3と、計測部4と、複数の計測部5a,5b,5c,…で構成される。また、各々の蓄電部1a,1b,1c,…は、蓄電池6a,6b,6c,…と、電池管理部7a,7b,7c,…とで構成される。
情報保持部101は、予め設定される以下の情報を保持する。
個別定格容量(C_rt_a,C_rt_b,C_rt_c,…):蓄電池6a,6b,6c,…の各々の充放電可能な容量(初期値)
OCV-SOC初期テーブル(Tbl_rt_a,Tbl_rt_b,Tbl_rt_c,…):蓄電池6a,6b,6c,…の各々の開放時電圧(OCV)から蓄電残量(SOC)を参照するデータのテーブル(初期値)(図3に、開放時電圧(OCV)と蓄電残量(SOC)の関係を表わすグラフを示している。OCV-SOC初期テーブルは、このグラフをテーブル化したものである。)
調整実行時間超過設定値(Treq_t2_a,Treq_t2_b,Treq_t2_c,…):設定値は時間
調整予約充放電量超過設定値(Treq_p1_a,Treq_p1_b,Treq_p1_c,…):設定値は電力量
調整実行充放電量超過設定値(Treq_p2_a,Treq_p2_b,Treq_p2_c,…):設定値は電力量
ただし、上記において、Treq_t2_i>Treq_t1_i、Treq_p2_i>Treq_p1_i (i=a,b,c,…)とする。
OCV-SOC更新テーブル(Tbl_new_a,Tbl_new_b,Tbl_new_c,…):蓄電池6a,6b,6c,…の各々の開放時電圧(OCV)から蓄電残量(SOC)を参照するためのデータの更新テーブル
個別蓄電残量(SOC_a,SOC_b,SOC_c,…):蓄電池6a,6b,6c,…の蓄電池残容量(現在値)
個別使用可能出力(P_aval_a,P_aval_b,P_aval_c,…):通常の充放電に使用可能な出力
個別使用可能容量(C_aval_a,C_aval_b,C_aval_c,…):通常の充放電に使用可能な容量
個別使用可能蓄電残量(SOC_aval_a,SOC_aval_b,SOC_aval_c,…):通常の充放電に使用可能な蓄電残量
定格出力(P_rt_tot):個別定格出力(P_rt_i)(i=a,b,c,…)の合計
定格容量(C_rt_tot):個別定格容量(C_rt_i)(i=a,b,c,…)の合計
劣化後容量(C_soh_tot):個別劣化後容量(C_soh_i)(i=a,b,c,…)の合計
蓄電残量(SOC_tot):個別蓄電残量(SOC_i)(i=a,b,c,…)の合計
使用可能出力(P_aval_tot):個別使用可能出力(P_aval_i)(i=a,b,c,…)の合計
使用可能容量(C_aval_tot):個別使用可能容量(C_aval_i)(i=a,b,c,…)の合計
使用可能蓄電残量(SOC_aval_tot):個別使用可能蓄電残量(SOC_aval_i)(i=a,b,c,…)の合計
ただし、Pchg_a<P_aval_a,Pchg_b<P_aval_b,Pchg_c<P_aval_c
充放電制御部102は、調整調停部103の状態情報(Opst)と、情報保持部101に保持している、蓄電池6a,6b,6c,…の情報とから、動作状態(詳細は後述)が要求受付(Req_i)(i=a,b,c,…のいずれか)で、OCV測定のとき、通常充放電運転中の充放電指令(Chg)と要求充放電電力(Pchg)をさらにチェックし、充放電指令(Chg)が「停止」のときは、余力ありとする。そして、余力ありのときは、調整調停部103からの問い合せに対し、余力ありと通知する。
調整調停部103は、複数の蓄電部1a,1b,1c,…の各々に対応する、リセット時点からの経過時間を個別に積算する個別経過時間積算機能と、計測部5a,5b,5c,…で計測した個別充放電電力(P_a,P_b,P_c,…)の充電電力と放電電力の絶対値を蓄電部1a,1b,1c,…のそれぞれについて個別に積算する個別充放電電力積算機能と、後述の動作状態にかかる情報を保持する動作状態保持機能とを有する。以降、説明の簡単のため、蓄電部1aに対応する動作について説明するが、蓄電部1b,1c,…も、蓄電部1aが有する機能と同様の機能を有し、それぞれ個別に同様に動作する。
蓄電残量算出部104は、計測部5a,5b,5c,…で計測した個別充放電電力(P_a,P_b,P_c,…)の充電電力および放電電力を入力し、これらから複数の蓄電部1a,1b,1c,…の各々に対応する個別の蓄電池6i(i=a,b,c,…のいずれか)の情報を算出する機能をもつ(下記)。なお、個別劣化後容量(C_soh_a,C_soh_b,C_soh_c,…)は、その初期値として個別定格容量(C_rt_a,C_rt_b,C_rt_c,…)を代入して(図6)、情報保持部101に保存する。OCV-SOC更新テーブル(Tbl_new_i)のデータは、その初期値としてOCV-SOC初期テーブル(Tbl_rt_i)のデータを代入して情報保持部101に保存する。
定格容量(C_rt_tot)=ΣC_rt_i(i=a,b,c,…)
劣化後容量(C_soh_tot)=ΣC_soh_i(i=a,b,c,…)
蓄電残量(SOC_tot)=ΣSOC_i(i=a,b,c,…)
使用可能出力(P_aval_tot)=ΣP_aval_i(i=a,b,c,…)
使用可能容量(C_aval_tot)=ΣC_aval_i(i=a,b,c,…)
使用可能蓄電残量(SOC_aval_tot)=ΣSOC_aval_i(i=a,b,c,…)
調整動作部105は、調整調停部103の状態情報(Opst)が調整中(Test_i)(i=a,b,c,…のいずれか)のとき、該当するテスト対象の蓄電部1t(t=i)に対して、OCV測定の実施を指示する。そして停止後に、該当する蓄電池6tのOCVを計測する。調整動作部105は、OCV測定(および、必要に応じてセルバランスも)の終了後に、テスト対象に対する割り当て禁止を解除し(通常運転ができるようにし)、調整調停部103の個別経過時間積算機能による経過した時間の積算値と、個別充放電電力積算機能による充電電力と放電電力の絶対値の積算値とをリセットさせるようにして調整動作を終了する。組電池の場合は、セルごとのOCVを測定する。そして測定したOCVから、OCV-SOC更新テーブルを参照して、測定結果を現在の個別蓄電残量(SOC_t)に反映させる。また、組電池のセル電圧にばらつきがある場合は、周知のセルバランスも実施する。
状態通知部106は、情報保持部101に保持した蓄電池6iの状態を外部装置に通知し、外部装置側での充放電指令(Chg)と要求充放電電力(Pchg)の指令値を生成する際の一助とする。なお、この状態通知部106は、調整動作がOCV測定である場合で調整動作実行中は、調整動作実行中の蓄電部1tの個別蓄電可能容量(個別劣化後容量(C_soh_t))と個別蓄電残量(SOC_t)と個別使用可能出力(P_aval_t)を除く、他の情報を通知する機能をもつ。また、調整動作が満充電リセットである場合で調整動作実行中は、調整動作実行中の蓄電部1tの個別蓄電可能容量と個別蓄電残量(SOC_t)と個別使用可能出力(P_aval_t)と、調整動作を行う蓄電池6iに充放電を行うための別の蓄電池6s(s≠t)の個別蓄電残量(SOC_s)と個別使用可能出力(P_aval_s)と個別使用可能容量(C_aval_s)とを除いた情報を通知する機能をもつ。また、調整動作の要求を受け付けてから調整動作を実施するまでの間、個別蓄電可能容量を減じて外部に通知する機能をもつ。
2a,2b,2c…電力変換部
3…制御部
4…計測部
5a,5b,5c…計測部
6a,6b,6c…蓄電池
7a,7b,7c…電池管理部
101…情報保持部
102…充放電制御部
103…調整調停部
104…蓄電残量算出部
105…調整動作部
106…状態通知部
Claims (14)
- 繰り返し充放電が可能な複数の蓄電手段と、
前記複数の蓄電手段のそれぞれに対応して設けられ、対応する蓄電手段に対して電力を充放電させる複数の充放電手段と、
前記複数の蓄電手段のそれぞれに充放電した電力を個別に計測する複数の計測手段と、
前記複数の充放電手段による充放電を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
少なくとも個別使用可能出力を保持する機能と、
前記複数の蓄電手段および対応する前記複数の充放電手段毎の動作状態を保持する機能と、前記複数の蓄電手段および対応する前記複数の充放電手段毎に、経過時間を積算する機能および充放電電力を積算する機能を有し、
積算した前記経過時間が第1の所定の時間を超過するか、または、積算した前記充放電電力が第1の所定の値を超過した場合、通常の充放電運転中から調整動作の要求を開始する状態に移行し、調整動作の要求を受け付けた蓄電手段を除く前記複数の蓄電手段の個別使用可能出力の合計が、外部から指令された要求充放電電力の指令値を上回る場合は、前記調整動作の要求を受け付けた蓄電手段について調整動作を実行し、その他の蓄電手段で通常の充放電運転を実行する、蓄電装置。 - 前記制御手段は、前記動作状態が調整動作の要求を開始する状態において、前記経過時間を積算する機能により積算した時間が、前記第1の所定の時間より大きい第2の所定の時間を超過するか、または、前記充放電電力を積算する機能により積算した充放電電力が、前記第1の所定の値より大きい第2の所定の値を超過した場合、調整動作を実行する、請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記調整動作とは、前記調整動作の要求を受け付けた蓄電手段について、その開放時電圧の測定を行い、該開放時電圧から蓄電残量を特定し、個別蓄電残量を更新する動作である、請求項1または請求項2に記載の蓄電装置。
- 前記制御手段は、前記動作状態が調整動作の要求を開始する状態において、該状態の蓄電手段の個別蓄電残量および個別使用可能容量を、前記経過時間および積算した前記充放電電力に応じて、SOC(State Of Charge)の使用下限を制限する残余分αとSOH(State Of Health)の使用上限を制限する残余分であるβを段階的に増加させることにより、個別蓄電残量と個別使用可能容量で規定される使用可能範囲を狭めるようにした、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の蓄電装置。
- 前記調整動作の要求を受け付けた蓄電手段が複数の蓄電池セルを組み合わせた組電池であり、蓄電池セル毎の開放時電圧を測定する機能とセルバランスを行う機能とを有す蓄電手段である場合において、前記制御手段は、前記調整動作の実行時に、前記組電池の各蓄電池セルの開放時電圧を測定し、各蓄電池セルの電圧にばらつきがある場合は、セルバランスを実施する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の蓄電装置。
- 前記調整動作の実行が完了した時点で、調整動作を実施した蓄電手段の動作状態を通常の充放電運転中とし、前記経過時間を積算する機能および前記充放電電力を積算する機能による積算を初期化する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の蓄電装置。
- 前記制御手段は、前記経過時間を積算する機能により積算した経過時間が第3の所定の時間を超過するか、または、前記充放電電力を積算する機能により積算した充放電電力が第3の所定の値を超過した場合、通常の充放電運転中から第2の調整動作の要求を開始する状態に移行し、前記複数の蓄電手段の個別使用可能出力の合計から、第2の調整動作の要求を受け付けた蓄電手段の個別定格出力の2倍の出力を減じた値が、外部から指令された要求充放電電力の指令値を上回る場合は、第2の調整動作を開始する、請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記制御手段は、前記動作状態が第2の調整動作の要求を開始する状態において、前記経過時間を積算する機能により積算した時間が前記第3の所定の時間よりも大きい第4の所定の時間を超過するか、または、前記充放電電力を積算する機能により積算した充放電電力が前記第3の所定の値よりも大きい第4の所定の値を超過した場合、第2の調整動作を実行する、請求項7に記載の蓄電装置。
- 前記第2の調整動作とは、前記第2の調整動作の要求を受け付けた蓄電手段に蓄電された電力を、前記複数の蓄電手段のうち別の1あるいは複数の蓄電手段に移動させて空の状態にした後に、前記別の1あるいは複数の蓄電手段の電力を用いて満充電の状態とし、さらに空の状態とする調整を含む満充電リセットであり、満充電状態から空状態までの放電電力を積算して個別蓄電可能容量を更新する、請求項7または請求項8に記載の蓄電装置。
- 前記第2の調整動作の要求を受け付けた蓄電手段に蓄電された電力の移動先である別の蓄電手段が複数のとき、満充電リセットに用いる電力量を、前記別の蓄電手段の各々が分担する分担量が、それぞれの個別蓄電残量および分担する蓄電残量の和より小さくなるように配分する、請求項9に記載の蓄電装置。
- 前記制御手段は、前記動作状態が第2の調整動作の要求を開始する状態において、該状態の蓄電手段の個別蓄電残量および個別使用可能容量を、前記経過時間および積算した前記充放電電力に応じて、SOC(State Of Charge)の使用下限を制限する残余分αとSOH(State Of Health)の使用上限を制限する残余分であるβを段階的に増加させることにより、個別蓄電残量と個別使用可能容量で規定される使用可能範囲を狭めるようにした、請求項7から請求項10のいずれか1項に記載の蓄電装置。
- 前記第2の調整動作の実行が完了した時点で、第2の調整動作を実施した蓄電手段の動作状態を通常の充放電運転中とし、前記経過時間を積算する機能および前記充放電電力を積算する機能による積算を初期化する、請求項7から請求項11のいずれか1項に記載の蓄電装置。
- 前記蓄電手段の状態を外部装置に通知する通知手段を備える、請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の蓄電装置。
- 前記調整動作または前記第2の調整動作を、あらかじめ設定した時間帯にのみ許可するようにした、請求項1〜請求項13のいずれか1項に記載の蓄電装置。
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