JP6250884B2 - 蓄電池制御システム - Google Patents
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Description
複数の蓄電池と、
該複数の蓄電池にそれぞれ設けられ、該各蓄電池の蓄電残量を検出する蓄電残量検出手段と、
上記複数の蓄電池の充電又は放電の切換を個別に行うための切換スイッチと、
商用電源及び発電手段の少なくとも一方から上記蓄電池への充電を行う充電器と、
上記蓄電残量検出手段による上記蓄電池の蓄電残量に基づき、上記切換スイッチ及び上記充電器を操作して、上記蓄電池の充電及び放電の切換を制御する制御手段と、を備え、
該制御手段は、上記蓄電池ごとの上記蓄電残量検出手段が示す蓄電残量に基づいて、該蓄電残量が最も多い最多蓄電池と、上記蓄電残量が最も少ない最少蓄電池とを検出する蓄電池検出動作と、
上記最多蓄電池を上記負荷への放電に使用される放電用蓄電池として認定するとともに、上記最少蓄電池を上記商用電源もしくは上記発電手段による充電に使用される充電用蓄電池として認定する認定動作と、
上記蓄電池検出動作を所定の時間間隔で繰り返し行い、上記最多蓄電池及び上記最少蓄電池の少なくとも一方の検出結果が変化したとき、該変化時点の最多蓄電池の上記蓄電残量と該変化時点の最少蓄電池の上記蓄電残量との残量差分が所定の許容差分範囲内にあるか否かを検出する差分検出動作と、
該差分検出動作によって検出された残量差分が上記許容差分範囲を外れたときに、上記変化時点の最多蓄電池を上記放電用蓄電池に再認定するとともに、上記変化時点の最少蓄電池を上記充電用蓄電池に再認定する再認定動作と、を行うよう構成されており、
上記差分検出動作及び上記再認定動作が繰り返し行われることによって、上記残量差分が上記許容差分範囲内に維持されるよう構成されていることを特徴とする蓄電池制御システムにある。
複数の蓄電池と、
該複数の蓄電池にそれぞれ設けられ、該各蓄電池の蓄電残量を検出する蓄電残量検出手段と、
上記複数の蓄電池の充電又は放電の切換を個別に行うための切換スイッチと、
商用電源及び発電手段の少なくとも一方から上記蓄電池への充電を行う充電器と、
上記蓄電残量検出手段による上記蓄電池の蓄電残量に基づき、上記切換スイッチ及び上記充電器を操作して、上記蓄電池の充電及び放電の切換を制御する制御手段と、を備え、
該制御手段は、上記蓄電池ごとの上記蓄電残量検出手段が示す蓄電残量に基づいて、該蓄電残量が最も多い最多蓄電池と、上記蓄電残量が最も少ない最少蓄電池とを検出するとともに、上記複数の蓄電地について上記蓄電残量が多い順番もしくは少ない順番を検出する蓄電池検出動作と、
上記蓄電残量が多い方から順に選ぶ所定数の蓄電池を上記負荷への放電に使用される放電用蓄電池として認定するとともに、上記蓄電残量が少ない方から順に選ぶ所定数の蓄電池を上記商用電源もしくは上記発電手段による充電に使用される充電用蓄電池として認定する認定動作と、
上記蓄電池検出動作を所定の時間間隔で繰り返し行い、上記最多蓄電池及び上記最少蓄電池の少なくとも一方の検出結果が変化したとき、又は上記蓄電残量が多い順番もしくは少ない順番が変化したとき、該変化時点の最多蓄電池の上記蓄電残量と該変化時点の最少蓄電池の上記蓄電残量との残量差分が所定の許容差分範囲内にあるか否かを検出する差分検出動作と、
該差分検出動作によって検出された残量差分が上記許容差分範囲を外れたときに、上記変化時点の上記蓄電残量が多い方から順に選ぶ所定数の蓄電池を上記放電用蓄電池として再認定するとともに、上記変化時点の上記蓄電残量が少ない方から順に選ぶ所定数の蓄電池を上記充電用蓄電池として再認定する再認定動作と、を行うよう構成されており、
上記差分検出動作及び上記再認定動作が繰り返し行われることによって、上記残量差分が上記許容差分範囲内に維持されるよう構成されていることを特徴とする蓄電池制御システムにある。
具体的には、蓄電池制御システムは、上記蓄電池検出動作、上記認定動作、上記差分検出動作及び上記再認定動作を行うよう構成された制御手段を用いることにより、複数の蓄電池の蓄電残量の差分が許容差分範囲内に維持されるようにしている。
まず、制御手段は、蓄電池検出動作として、蓄電池ごとの蓄電残量検出手段が示す蓄電残量に基づいて、蓄電残量が最も多い最多蓄電池と、蓄電残量が最も少ない最少蓄電池とを検出する。ここで、各蓄電残量検出手段による各蓄電池の蓄電残量は、SOC(充電率,State Of Charge)とも呼ばれており、電圧測定方式、クーロン・カウンタ方式、電池セル・モデリング方式、インピーダンス・トラック方式等の種々の方式によって測定することができる。
一方、制御手段は、差分検出動作によって検出された残量差分が許容差分範囲を外れたときには、制御手段は、変化時点の最多蓄電池を放電用蓄電池として再認定するとともに、変化時点の最少蓄電池を充電用蓄電池として再認定する。そして、上記と同様に、放電用蓄電池の放電と充電用蓄電池の充電とが行われる。
また、上記残量差分が所定の許容差分範囲内にあるときには、放電用蓄電池及び充電用蓄電池の入れ替えが行われないことにより、放電用蓄電池及び充電用蓄電池が頻繁に入れ替わってしまうことを防止することができる。
具体的には、他の態様の蓄電池制御システムの蓄電池検出動作においては、制御手段は、最多蓄電池及び最少蓄電池を検出するとともに、複数の蓄電地について蓄電残量が多い順番もしくは少ない順番を検出する。次いで、制御手段は、認定動作においては、蓄電残量が多い方から順に選ぶ所定数の蓄電池を放電用蓄電池として認定するとともに、蓄電残量が少ない方から順に選ぶ所定数の蓄電池を充電用蓄電池として認定する。
その他、上記他の態様の蓄電池制御システムにおいても、上記一態様の蓄電池制御システムと同様の作用効果を得ることができる。
上記蓄電池制御システムにおいては、上記制御手段は、上記負荷から該制御手段に放電要求がなされているときに、上記放電用蓄電池から上記負荷への放電を行うよう構成されており、かつ、上記放電用蓄電池から上記負荷への放電を行っている最中に、上記再認定動作に伴って再認定後の上記放電用蓄電池から上記負荷への放電を開始するときには、該再認定後の放電用蓄電池から上記負荷へ放電される状態が形成された後に、再認定前の上記放電用蓄電池から上記負荷への放電を停止するよう構成されていてもよい。
この場合には、蓄電池から負荷への電力供給が途切れることなく、放電用蓄電池の入れ替えを行うことができる。これにより、負荷を常時安定して稼働させることができる。
蓄電池は、充電残量が上限蓄電残量を超えると、過充電となって損傷するおそれが生じる。そこで、複数の蓄電池の充電残量が上限蓄電残量を超えるときには、複数の蓄電池への充電を停止して、複数の蓄電池を損傷から保護することができる。
蓄電池は、充電残量が下限蓄電残量よりも少なくなると、過放電となって損傷するおそれが生じる。そこで、複数の蓄電池の充電残量が下限蓄電残量よりも少なくなるときには、複数の蓄電池からの放電を停止して、複数の蓄電池を損傷から保護することができる。
この場合には、各蓄電池に、非常時に負荷へ電力供給を行うことができる下限蓄電残量を常に保持しておく。これにより、非常時における負荷のバックアップ電源として各蓄電池を使用することができ、非常時に負荷が即時停止してしまうことを防止することができる。
この場合には、複数の蓄電池のうち、劣化度が許容劣化度を超えた蓄電池については、休止用蓄電池とすることにより、この蓄電池が充電用蓄電池として認定されないようにすることができる。そして、劣化した休止用蓄電池を、他の蓄電池と交換することが可能になる。
この場合、休止用蓄電池は、メンテナンス、交換等が可能な蓄電池となる。また、複数の蓄電池が休止用蓄電池として認定されてもよい。そして、複数の休止用蓄電池のメンテナンス、交換等を同時に行うことができる。
この場合には、放電用蓄電池の放電及び充電用蓄電池の充電を停止させることなく、休止用蓄電池のメンテナンス、交換等を行うことができる。
この場合には、制御手段は、蓄電池1つずつに対して充電及び放電の制御を行う代わりに、蓄電池バンクごとに充電及び放電の制御を行うことができる。また、蓄電池バンク内の複数の蓄電値は、直列接続した状態及び並列接続した状態のいずれの状態で動作させることもできる。
(実施例1)
本例の蓄電池制御システム1は、図1に示すように、複数の蓄電池2の少なくともいずれかから負荷6へ電力を供給するよう構成されている。蓄電池制御システム1は、複数の蓄電池2と、複数の蓄電池2にそれぞれ設けられ、各蓄電池2の蓄電残量Sを検出する蓄電残量検出手段41と、複数の蓄電池2の充電又は放電の切換を個別に行うための切換スイッチ51A,51Bと、商用電源31及び発電手段32の少なくとも一方から蓄電池2への充電を行う充電器33と、蓄電残量検出手段41による蓄電池2の蓄電残量Sに基づき、切換スイッチ51A,51B及び充電器33を操作して、蓄電池2の充電及び放電の切換を制御する制御手段7とを備えている。
本例の蓄電池制御システム1は、駐車場に設置された料金システム、屋外に設置された街路灯等に、電力を供給する複数の蓄電池2に対して適用することができる。また、蓄電池制御システム1は、工場、施設、住宅等に設置された複数の蓄電池2、又は車両等の移動可能な機械に搭載された複数の蓄電池2に対して適用することもできる。
制御手段7の動作電源は、商用電源31及び各蓄電池2のいずれからも供給可能である。また、制御手段7は、商用電源31の停電の有無を検知するための検知信号の受信が可能である。
本例の蓄電池制御システム1においては、制御手段7による各動作701,702,703,704によって、次のように複数の蓄電池2の充電及び放電の制御を行う。
まず、制御手段7は、蓄電残量検出動作として、蓄電残量検出手段41によって各蓄電池2の蓄電残量Sを検出する(図2、図3のステップS1)。次いで、制御手段7は、劣化検出手段42によって各蓄電池2の劣化度が許容劣化度を超えていないか否かを検出する(S2)。そして、制御手段7は、許容劣化度を超えたと検出された蓄電池2は、常に休止用蓄電池23として認定する(S3)。
その後、差分検出動作703及び再認定動作704が上記と同様にして繰り返し行われ、放電用蓄電池21の放電と充電用蓄電池22の充電とが継続される。
図5(b)は、図5(a)における最多蓄電池2A(放電用蓄電池21)が最少蓄電池2Bに変化し、図5(a)における最少蓄電池2B(充電用蓄電池22)が最多蓄電池2Aに変化した状態を示す。具体的には、最多蓄電池2Aから負荷6に放電がされることによって、最多蓄電池2Aの蓄電残量Sが減少して、最多蓄電池2Aは最少蓄電池2Bに変化する。また、商用電源31又は発電手段32から最少蓄電池2Bに充電がされることによって、最少蓄電池2Bの蓄電残量Sが増加して、最少蓄電池2Bは最多蓄電池2Aに変化する。
そして、図5(c)に示すように、変化後(変化時点)の最多蓄電池2Aの蓄電残量Sと、変化後(変化時点)の最少蓄電池2Bの蓄電残量Sとの残量差分ΔSが、許容差分範囲を外れたときには、放電用蓄電池21と充電用蓄電池22とが適宜入れ替わることになる。
そして、図5(d)に示すように、変化後(変化時点)の最多蓄電池2Aの蓄電残量Sと、変化後(変化時点)の最少蓄電池2Bの蓄電残量Sとの残量差分ΔSが、許容差分範囲を外れたときには、放電用蓄電池21と充電用蓄電池22とが適宜入れ替わることになる。
また、残量差分ΔSが所定の許容差分範囲内にあるときには、放電用蓄電池21及び充電用蓄電池22の入れ替えが行われないことにより、放電用蓄電池21及び充電用蓄電池22が頻繁に入れ替わってしまうことを防止することができる。
また、電源ボックス11には4つ以上の蓄電池2が接続されていてもよい。この場合、2つ以上の蓄電池2を休止用蓄電池23として認定することができる。
本例は、多数の蓄電池2が電源ボックス11に接続された蓄電池制御システム1について示す。
本例の蓄電池制御システム1は、所定数の蓄電池2を放電用蓄電池21及び充電用蓄電池22として認定する点が、上記実施例1の蓄電池制御システム1と異なる。
本例の制御手段7は、蓄電池検出動作701において、上記実施例1のS1〜S3と同様に、蓄電残量Sの検出(図8のS101)、各蓄電池2の劣化度の検出(S102)、休止用蓄電池23の認定を行う(S103)。次いで、制御手段7は、最多蓄電池2A及び最少蓄電池2Bを検出するとともに、複数の蓄電地2について蓄電残量Sが多い順番を検出する(S104)。この蓄電残量Sが多い順番とは、蓄電残量Sが多い蓄電池2から順に並べる順位付けのことをいう。
また、制御手段7は、上記実施例1のS11〜S21と同様に、充放電決定ルーチンを行い、所定数の放電用蓄電池21から負荷6に放電を行うとともに、発電手段32又は商用電源31から所定数の充電用蓄電池22に充電を行う(S111〜S121)。
その後、差分検出動作703及び再認定動作704が上記と同様にして繰り返し行われ、所定数の放電用蓄電池21から負荷6へ放電が行われ、発電手段32又は商用電源31から所定数の充電用蓄電池22へ充電が行われる。
その他、本例の蓄電池制御システム1の構成は上記実施例1と同様であり、本例においても、上記実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
2 蓄電池
2A 最多蓄電池
2B 最少蓄電池
21 放電用蓄電池
22 充電用蓄電池
23 休止用蓄電池
31 商用電源
32 発電手段
33 充電器
41 蓄電残量検出手段
42 劣化検出手段
51A,51B 切換スイッチ
6 負荷
7 制御手段
Claims (10)
- 複数の蓄電池の少なくともいずれかから負荷へ電力を供給するよう構成された蓄電池制御システムであって、
複数の蓄電池と、
該複数の蓄電池にそれぞれ設けられ、該各蓄電池の蓄電残量を検出する蓄電残量検出手段と、
上記複数の蓄電池の充電又は放電の切換を個別に行うための切換スイッチと、
商用電源及び発電手段の少なくとも一方から上記蓄電池への充電を行う充電器と、
上記蓄電残量検出手段による上記蓄電池の蓄電残量に基づき、上記切換スイッチ及び上記充電器を操作して、上記蓄電池の充電及び放電の切換を制御する制御手段と、を備え、
該制御手段は、上記蓄電池ごとの上記蓄電残量検出手段が示す蓄電残量に基づいて、該蓄電残量が最も多い最多蓄電池と、上記蓄電残量が最も少ない最少蓄電池とを検出する蓄電池検出動作と、
上記最多蓄電池を上記負荷への放電に使用される放電用蓄電池として認定するとともに、上記最少蓄電池を上記商用電源もしくは上記発電手段による充電に使用される充電用蓄電池として認定する認定動作と、
上記蓄電池検出動作を所定の時間間隔で繰り返し行い、上記最多蓄電池及び上記最少蓄電池の少なくとも一方の検出結果が変化したとき、該変化時点の最多蓄電池の上記蓄電残量と該変化時点の最少蓄電池の上記蓄電残量との残量差分が所定の許容差分範囲内にあるか否かを検出する差分検出動作と、
該差分検出動作によって検出された残量差分が上記許容差分範囲を外れたときに、上記変化時点の最多蓄電池を上記放電用蓄電池として再認定するとともに、上記変化時点の最少蓄電池を上記充電用蓄電池として再認定する再認定動作と、を行うよう構成されており、
上記差分検出動作及び上記再認定動作が繰り返し行われることによって、上記残量差分が上記許容差分範囲内に維持されるよう構成されていることを特徴とする蓄電池制御システム。 - 複数の蓄電池の少なくともいずれかから負荷へ電力を供給するよう構成された蓄電池制御システムであって、
複数の蓄電池と、
該複数の蓄電池にそれぞれ設けられ、該各蓄電池の蓄電残量を検出する蓄電残量検出手段と、
上記複数の蓄電池の充電又は放電の切換を個別に行うための切換スイッチと、
商用電源及び発電手段の少なくとも一方から上記蓄電池への充電を行う充電器と、
上記蓄電残量検出手段による上記蓄電池の蓄電残量に基づき、上記切換スイッチ及び上記充電器を操作して、上記蓄電池の充電及び放電の切換を制御する制御手段と、を備え、
該制御手段は、上記蓄電池ごとの上記蓄電残量検出手段が示す蓄電残量に基づいて、該蓄電残量が最も多い最多蓄電池と、上記蓄電残量が最も少ない最少蓄電池とを検出するとともに、上記複数の蓄電地について上記蓄電残量が多い順番もしくは少ない順番を検出する蓄電池検出動作と、
上記蓄電残量が多い方から順に選ぶ所定数の蓄電池を上記負荷への放電に使用される放電用蓄電池として認定するとともに、上記蓄電残量が少ない方から順に選ぶ所定数の蓄電池を上記商用電源もしくは上記発電手段による充電に使用される充電用蓄電池として認定する認定動作と、
上記蓄電池検出動作を所定の時間間隔で繰り返し行い、上記最多蓄電池及び上記最少蓄電池の少なくとも一方の検出結果が変化したとき、又は上記蓄電残量が多い順番もしくは少ない順番が変化したとき、該変化時点の最多蓄電池の上記蓄電残量と該変化時点の最少蓄電池の上記蓄電残量との残量差分が所定の許容差分範囲内にあるか否かを検出する差分検出動作と、
該差分検出動作によって検出された残量差分が上記許容差分範囲を外れたときに、上記変化時点の上記蓄電残量が多い方から順に選ぶ所定数の蓄電池を上記放電用蓄電池として再認定するとともに、上記変化時点の上記蓄電残量が少ない方から順に選ぶ所定数の蓄電池を上記充電用蓄電池として再認定する再認定動作と、を行うよう構成されており、
上記差分検出動作及び上記再認定動作が繰り返し行われることによって、上記残量差分が上記許容差分範囲内に維持されるよう構成されていることを特徴とする蓄電池制御システム。 - 上記制御手段は、上記負荷から該制御手段に放電要求がなされているときに、上記放電用蓄電池から上記負荷への放電を行うよう構成されており、
かつ、上記放電用蓄電池から上記負荷への放電を行っている最中に、上記再認定動作に伴って再認定後の上記放電用蓄電池から上記負荷への放電を開始するときには、該再認定後の放電用蓄電池から上記負荷へ放電される状態が形成された後に、再認定前の上記放電用蓄電池から上記負荷への放電を停止するよう構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄電池制御システム。 - 上記制御手段は、上記認定動作及び上記再認定動作を行う際には、上記充電用蓄電池の上記蓄電残量が所定の上限蓄電残量以上であるか否かを検出するよう構成されており、
かつ、1つ又は複数の上記充電用蓄電池の上記蓄電残量が上記上限蓄電残量未満である場合には、上記認定動作及び上記再認定動作において、当該1つ又は複数の充電用蓄電池へ上記商用電源もしくは上記発電手段から上記充電器を介して充電を行う一方、1つ又は複数の上記充電用蓄電池の上記蓄電残量が上記上限蓄電残量以上である場合には、上記認定動作及び上記再認定動作において、当該1つ又は複数の充電用蓄電池への充電を停止するよう構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓄電池制御システム。 - 上記制御手段は、上記認定動作及び上記再認定動作を行う際には、上記放電用蓄電池の上記蓄電残量が所定の下限蓄電残量以下であるか否かを検出するよう構成されており、
かつ、1つ又は複数の上記放電用蓄電池の上記蓄電残量が上記下限蓄電残量超過である場合には、上記認定動作及び上記再認定動作において、当該1つ又は複数の放電用蓄電池から上記負荷へ放電を行う一方、全ての上記放電用蓄電池の上記蓄電残量が上記下限蓄電残量以下である場合には、上記認定動作及び上記再認定動作において、上記商用電源もしくは上記発電手段から上記負荷へ直接電力を供給するよう構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の蓄電池制御システム。 - 上記下限蓄電残量は、当該蓄電池に非常用電力を確保するための蓄電残量として設定されており、
上記制御手段は、上記商用電源及び上記発電手段から上記負荷への電力供給ができない非常時においては、上記認定動作及び上記再認定動作において、上記1つ又は複数の放電用蓄電池の上記蓄電残量が上記下限蓄電残量以下である場合であっても、該1つ又は複数の放電用蓄電池から負荷へ電力供給を行うよう構成されていることを特徴とする請求項5に記載の蓄電池制御システム。 - 上記複数の蓄電池のそれぞれには、該各蓄電池の劣化度が許容劣化度を超えたことを検出する劣化検出手段が設けられており、
上記制御手段は、上記認定動作及び上記再認定動作において、上記劣化検出手段によって上記許容劣化度を超えたと検出された上記蓄電池を、上記負荷への放電、及び上記商用電源もしくは上記発電手段による充電のいずれも行われない休止用蓄電池として認定するよう構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の蓄電池制御システム。 - 上記複数の蓄電池は、少なくとも3つ以上の蓄電池であり、
上記制御手段は、上記認定動作及び上記再認定動作において、上記放電用蓄電池及び上記充電用蓄電池のいずれにも認定されなかった残りの上記蓄電池を、上記休止用蓄電池として認定することを特徴とする請求項7に記載の蓄電池制御システム。 - 上記休止用蓄電池は、上記放電用蓄電池から上記負荷への放電が行われている時、上記商用電源もしくは上記発電手段から上記充電用蓄電池への充電が行われている時のいずれの時においても、上記放電及び上記充電を停止させることなく取外しが可能であることを特徴とする請求項7又は8に記載の蓄電池制御システム。
- 上記蓄電池制御システムは、上記複数の蓄電池を直列接続又は並列接続可能な、蓄電池集合体としての複数の蓄電池バンクを有しており、
上記制御手段は、上記複数の蓄電池バンクに対して上記蓄電池検出動作、上記認定動作、上記差分検出動作及び上記再認定動作を行うよう構成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の蓄電池制御システム。
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