JP6351347B2 - Charge / discharge control device and charge / discharge control method - Google Patents
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Description
この発明は充放電制御装置および充放電制御方法に関し、特に、充放電末期における蓄電池の発熱を最小限に抑制し、充放電の発熱による蓄電池の劣化を抑えるための充放電制御装置および充放電制御方法に関する。 The present invention relates to a charge / discharge control device and a charge / discharge control method, and in particular, a charge / discharge control device and charge / discharge control for minimizing heat generation of a storage battery at the end of charge / discharge and suppressing deterioration of the storage battery due to heat generation of charge / discharge. Regarding the method.
蓄電池の制御方法として、定電流で充放電を行うことが一般的である。このとき、充放電初期は発熱量が小さく、充放電に伴う蓄電池の温度上昇は小さい。しかしながら、充放電末期では、発熱量が大きくなるため、蓄電池の温度上昇が大きくなる。その結果、蓄電池の温度が上昇し、当該温度上昇によって蓄電池の寿命は低下してしまう。 As a control method of a storage battery, it is common to charge and discharge with a constant current. At this time, the amount of heat generated is small at the beginning of charging and discharging, and the temperature rise of the storage battery accompanying charging and discharging is small. However, at the end of charge / discharge, the amount of heat generation increases, so the temperature rise of the storage battery increases. As a result, the temperature of the storage battery rises, and the life of the storage battery decreases due to the temperature rise.
従来の蓄電池の充放電制御方法においては、例えば特許文献1に記載のように、充放電中の蓄電池の電流Iの値と端子間電圧Vの値とを用い、内部抵抗の値をrとして、Voc=V−Irの関係式より、開放端電圧Vocを推定する。次に、推定された開放端電圧Vocと予め求めておいたSOC(State of Charge:蓄電池の残容量)との間の関係式に基づいて、SOCを推定する。その後、推定されたSOCと目標SOCとの間の偏差であるΔSOC=目標SOC−推定SOCの絶対値が小さくなるにつれて、充電電力値が小さくなるように、充電電流値の設定を変更する。
In the conventional charge / discharge control method for a storage battery, for example, as described in
また、特許文献2によると、蓄電池を定電流で急速充電し、その充電進行に伴う電池温度の単位時間当たりの変化(温度微分値)によって過充電を検知して充電の停止ないし終了とする。
According to
また、特許文献3によると、設定電池電圧値になるまで定電流モードで蓄電池を充電した後、定電圧モードに移行して蓄電池を充電する。さらに、定電圧モードへの切り替え時の電池温度T0からの電池温度上昇ΔTに対して閾値T1を設けておき、定電圧モードによる充電過程で電池温度上昇ΔTが閾値T1より大きくなった時点で、蓄電池の充電を終了とする。
According to
また、特許文献4によると、定電流モードでの充電過程における単位時間当たりの温度変化(温度微分値)が予め設定された値以下になった時点で、充電開始時に設定した電圧値から、このときの電池温度を対象とした設定電圧値に変更する。
According to
上記特許文献1では、蓄電池の温度の影響について考慮していないため、蓄電池の温度が予想外に上昇した場合には、当該温度上昇によって蓄電池の寿命が低下してしまうという問題点があった。
In the said
上記特許文献2〜4においては、蓄電池の温度の影響を考慮しているため、上記の特許文献1の問題点は解決されているが、特許文献2〜4のいずれにおいても、充電末期の温度上昇のみが考慮され、通電初期(充電初期または放電初期)については考慮されていない。一般に蓄電池は通電初期においては発熱が少ないため低温であり、低温の状態においては蓄電池の抵抗値が高いため、蓄電池の性能が低下してしまうという問題点がある。しかしながら、特許文献1〜4のいずれにおいても、低温時の蓄電池の性能劣化については考慮されていないので、通電初期には蓄電池の性能が劣化してしまうという問題点があった。
In the
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、通電末期(充電末期または放電末期)の蓄電池の発熱を抑制しながら、通電初期(充電初期または放電初期)の低温時の蓄電池の性能低下を抑制することが可能な、充放電制御装置および充放電制御方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and a storage battery at a low temperature at the beginning of energization (initial charge or discharge) while suppressing heat generation of the storage battery at the end of energization (end of charge or end of discharge). An object of the present invention is to obtain a charge / discharge control device and a charge / discharge control method capable of suppressing the performance degradation.
この発明は、充放電を行う蓄電池と前記蓄電池の充電率を示すSOCを計測する蓄電池管理装置とを備えた蓄電池システムにおける前記蓄電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、前記蓄電池の最小充電率から最大充電率までのSOC全体を複数の区分に分割して、複数のSOC範囲を決定するSOC範囲決定部と、各前記SOC範囲ごとに、前記蓄電池の充放電を行う電流値の値を決定する電流値決定部と、前記蓄電池管理装置で計測された現在のSOCが含まれる前記SOC範囲を求め、当該SOC範囲に対応する前記電流値で前記蓄電池の充放電を行う充放電部とを備え、前記電流値決定部は、各前記SOC範囲ごとに重み付け係数を設定し、基準電流値に前記重み付け係数を乗算して各前記SOC範囲ごとの前記電流値を決定し、前記重み付け係数は、充放電初期となるSOC範囲に対応する重み付け係数の値が最も大きく、その後、漸減し、充放電末期となるSOC範囲に対応する重み付け係数の値が最も小さくなるように設定され、放電時において、放電初期の放電電流が最も大きく、その後、SOCの値の減少に伴って放電電流が漸減する、充放電制御装置である。 The present invention is a charge / discharge control device for controlling charge / discharge of the storage battery in a storage battery system comprising a storage battery that performs charge / discharge and a storage battery management device that measures an SOC indicating a charge rate of the storage battery, An SOC range determination unit that determines a plurality of SOC ranges by dividing the entire SOC from the minimum charging rate to the maximum charging rate, and a current value for charging and discharging the storage battery for each SOC range. A current value determining unit that determines a value, and a charge / discharge unit that calculates the SOC range including the current SOC measured by the storage battery management device, and charges and discharges the storage battery with the current value corresponding to the SOC range The current value determining unit sets a weighting coefficient for each SOC range, and multiplies a reference current value by the weighting coefficient to determine the current value for each SOC range. And, wherein the weighting factor, the value is the largest weighting coefficient corresponding to SOC range of the charge and discharge initial, then gradually decreases and, as the value of the weighting coefficient corresponding to SOC range of the charge and the discharge ending is minimized It is a charge / discharge control device that is set and has a maximum discharge current at the beginning of discharge and then gradually decreases as the SOC value decreases during discharge .
この発明による充放電制御装置では、蓄電池の通電末期(充電末期または放電末期)に電流値を小さくすることで蓄電池の充放電による発熱を抑制し蓄電池の長寿命化を可能にするとともに、従来の定電流での充放電と比較して、通電初期(充電初期または放電初期)の電流値を大きく設定するので、通電初期における低温時の性能劣化を抑えることができる。 In the charge / discharge control device according to the present invention, the current value is reduced at the end of energization of the storage battery (the end of charge or the end of discharge), thereby suppressing the heat generation due to the charge / discharge of the storage battery and extending the life of the storage battery. Compared with charging / discharging at a constant current, the current value at the initial stage of energization (initial stage of charging or initial stage of discharging) is set larger, so that it is possible to suppress performance degradation at low temperatures in the initial stage of energization.
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態に係る充放電制御装置および充放電制御方法について説明する。 Hereinafter, a charge / discharge control device and a charge / discharge control method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る蓄電池システムの構成を示した図である。本実施の形態1に係る蓄電池システムとして、例えば、スマートハウス等に設置され、PV(Photovoltaic:太陽光発電)で発生した余剰電力及び電気料金の安価な深夜電力を有効に活用するために充放電を行い、また、停電時の非常用電源としても用いられる蓄電池システムを例に挙げて説明する。蓄電池システムは、PV出力変動及び負荷変動に応じて充放電を行っており、充放電を最適に制御することで蓄電池システムの長寿命化を可能にする。しかしながら、これは単なる一例であって、他の用途に用いるものであってもよい。
1 is a diagram showing a configuration of a storage battery system according to
図1に示すとおり、蓄電池システム7は、蓄電池5、バッテリーマネジメントユニット4(以下、BMU4とする。)、温度測定回路3、充放電制御装置2で構成されており、充電時は電源1へ接続され、放電時は負荷6へ接続される。
As shown in FIG. 1, the storage battery system 7 includes a
蓄電池5は、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、または、リチウムイオン電池からなる充放電が可能な二次電池であり、単セルもしくはモジュールの構成をとる。
The
温度測定回路3は、蓄電池5の温度を計測する。温度測定回路3は、蓄電池5の温度が計測できる構成を有するものであれば、いずれのものでもよく、例えば、温度計または温度センサから構成される。
The
BMU4は、蓄電池5の安全管理のため、保護機能および状態監視機能を有し、これらの機能に基づき、蓄電池5の情報を取得する蓄電池管理装置である。具体的には、BMU4は、蓄電池5において、過充電、過放電、過電圧、過電流または温度異常等が発生すれば、保護機能によって、蓄電池5の動作(充放電)を休止させる。また、BMU4は、状態監視機能によって、蓄電池5における電圧計測、電流計測、電力量計測、充放電管理、および、残存容量管理(すなわち、蓄電池5の充電率を示すSOCの計測)等といった蓄電池状態の監視を行う。
The
充放電制御装置2は、BMU4および温度測定回路3より得られた情報(充電状態(SOC)や蓄電池温度)から、電流値の算出および充放電電流の制限を行う。
The charge /
図2に示すように、充放電制御装置2は、蓄電池5の最小充電率(0%)から最大充電率(100%)までのSOC全体をSOCの値ごとに複数の区分に分割して複数のSOC範囲を決定するSOC範囲決定部21と、各SOC範囲ごとに、蓄電池5の充放電を行う電流値の値を決定する電流値決定部22と、BMU4で計測された現在のSOCが含まれるSOC範囲を求め、当該SOC範囲に対応する電流値で蓄電池5の充放電を行う充放電部23とを備えている。また、充放電部23は、充放電動作中に、蓄電池5の温度が上昇して予め設定された制限に達した場合に、SOC範囲に対応する電流値に代えて、当該SOC範囲に対応する前記電流値以下の値に設定された規定値で蓄電池5の充放電を行う。
As shown in FIG. 2, the charge /
以下、本実施の形態における充放電制御装置2の動作について説明する。
Hereinafter, operation | movement of the charging / discharging
まずはじめに、充放電制御装置2の充電の動作について説明する。
充放電制御装置2は、充放電部23により、充電を開始する前に、蓄電池5の定格容量を参照して、基準となる充電電流値(以下、基準電流値Iとする。)を決定する。
次に、充放電制御装置2は、SOC範囲決定部23により、SOC範囲を決定する。SOCとは、蓄電池5の蓄電残存容量を示す充電率のことであり、0%〜100%の数値で表されるものである。充放電制御装置2は、この0%〜100%を、予め設定した範囲幅ごとに区分して、各SOC範囲とする。ここでは、説明を簡単にするために、予め設定した範囲幅を10%間隔として説明する。その場合には、0〜10%が第1のSOC範囲、10〜20%が第2のSOC範囲、20〜30%が第3のSOC範囲、・・・、90〜100%が第10のSOC範囲というようにSOC全体が区分され、のべ10個のSOC範囲が決定される。なお、このSOC範囲幅は、10%に限定されるものではなく、任意に決定してよい。しかしながら、蓄電池5が異常になった場合を素早く検知できるように、SOC範囲幅はなるべく小さい値に設定する方が好ましい。また、SOC0%を最小充電率とし、SOC100%を最大充電率として説明したが、これらの値は任意に決定してよい。
次に、充放電制御装置2は、電流値決定部22により、各SOC範囲ごとに、充電を行う際の電流値を決定する。本実施の形態においては、SOC範囲ごとに重み付けをして、電流値を決定する。具体的には、図4の下段のグラフに示すように、各SOC範囲に対して、重み付け係数α1,α2,α3,・・・,α10を、α1>α2>α3>・・・>α10>0となるように設定する。すなわち、SOCの値が増加するにつれて、重み付け係数の値が減少するように設定される。このとき、重み付け係数の減少幅は常に同じでもよいし、異なっていてもよい。すなわち、各重み付け係数の値は、単調減少でもよいし、減少幅が変動してもよい。電流値決定部22は、こうして決定した重み付け係数αn(n=1,・・・,10)の値を、上記の基準電流値Iに乗算して、各SOC範囲における充電を行う際の電流値(=αnI)を決定する。当該電流値は、図4に示すように、充電初期(SOC=0%)のときが最も大きく、その後は、ステップ状に漸減し、充電末期(SOC=100%)のときが最も小さくなっている。なお、充電初期(SOC=0%)の時の電流値(=α1I)は、蓄電池最大許容電流値を超えないように設定する必要があるが、最大許容電流値を超えない場合は任意に決定してよい。
次に、充放電制御装置2は、充放電部22により、BMU4で計測された現在のSOCが含まれるSOC範囲を求め、当該SOC範囲に対応する電流値で蓄電池5の充電を行う。
First, the charging operation of the charge /
The charging /
Next, the charge /
Next, the charge /
Next, the charge /
放電の場合も同様にして、充放電制御装置2は、SOC範囲決定部21により、各SOC範囲を決定する。ここでは、説明を簡単にするために、予め設定した範囲幅を10%間隔として説明するが、その場合には、100〜90%が第1のSOC範囲、90〜80%が第2のSOC範囲、80〜70%が第3のSOC範囲、・・・、10〜0%が第10のSOC範囲というように区分され、全体で、のべ10個のSOC範囲が決定される。なお、このSOC範囲幅は、10%に限定されるものではなく、任意に決定してよい。しかしながら、蓄電池5が異常になった場合を素早く検知できるように、SOC範囲幅はなるべく小さい値に設定する方が好ましい。
次に、充放電制御装置2は、電流値決定部22により、各SOC範囲ごとに、放電を行う際の電流値を決定する。すなわち、SOC範囲ごとに重み付けをして、電流値を決定する。具体的には、図6の下段のグラフに示すように、各SOC範囲に対して、重み付け係数α1,α2,α3,・・・,α10を、α1>α2>α3>・・・>α10>0となるように設定する。すなわち、SOCの値が減少するにつれて、重み付け係数の値が減少するように設定される。このとき、重み付け係数の減少幅は常に同じでもよいし、異なっていてもよい。すなわち、各重み付け係数の値は、単調減少でもよいし、減少幅が変動してもよい。充放電制御装置2は、こうして決定した重み付け係数αn(n=1,・・・,10)の値を、上記の基準電流値Iに乗算して、各SOC範囲における充電を行う際の電流値(=αnI)を決定する。当該電流値は、図6に示すように、放電初期(SOC=100%)のときが最も大きく、その後は、ステップ状に漸減し、放電末期(SOC=0%)のときが最も小さくなっている。なお、放電初期(SOC=100%)の時の電流値(=α1I)は、蓄電池最大許容電流値を超えないように設定する必要があるが、最大許容電流値を超えない場合は任意に決定してよい。
次に、充放電制御装置2は、充放電部22により、BMU4で計測された現在のSOCが含まれるSOC範囲を求め、当該SOC範囲に対応する電流値で蓄電池5の放電を行う。
Similarly, in the case of discharging, the charge /
Next, the charge /
Next, the charging / discharging
本実施の形態においては、充放電制御装置2が、このようにして、各SOC範囲ごとに重み付けをして充放電時の電流値を決定して、蓄電池5の通電末期(充電末期または放電末期)に電流値を小さくすることで、蓄電池5の充放電による発熱を抑制し、蓄電池5の劣化を防止することができる。
また、上述したように、一般に通電初期(充電初期または放電初期)は蓄電池5が発熱しておらず低温であるので、その抵抗値が大きく、性能が劣化してしまう傾向があるが、本実施の形態においては、蓄電池5の通電初期(充電初期または充電初期)の電流値を大きな値に設定するので、定電流で充放電を行っていた従来の場合に比べて、蓄電池5の通電初期から通電中期にかけての発熱量が大きくなり、蓄電池5の温度が高くなるので、その抵抗値を小さくすることができ、蓄電池5の低温での性能低下を防止することができる。
In the present embodiment, the charging / discharging
In addition, as described above, generally, at the initial stage of energization (the initial stage of charging or the initial stage of charging), the
図3は、従来の蓄電池を定電流で充電した時の蓄電池電圧、蓄電池温度、電流値を図示したものである。定電流で充電を行う場合は、充電初期(SOC=0%)から充電末期(SOC=100%)の区間で一定に充電を行うため、充電末期ほど発熱量は増加し、蓄電池の温度は充電末期で高温になる。この高温時に、蓄電池は劣化し、蓄電池の寿命が低下する。また、一方で、充電初期には、蓄電池の温度が低いため、蓄電池の抵抗値が高く、十分な性能が見込まれない。 FIG. 3 illustrates the storage battery voltage, storage battery temperature, and current value when a conventional storage battery is charged with a constant current. When charging at a constant current, the charge is constant from the initial charge (SOC = 0%) to the end of charge (SOC = 100%), so the amount of heat generated increases at the end of charge and the temperature of the storage battery is charged. It becomes hot at the end. At this high temperature, the storage battery deteriorates and the life of the storage battery decreases. On the other hand, at the initial stage of charging, since the temperature of the storage battery is low, the resistance value of the storage battery is high and sufficient performance is not expected.
図4は、本実施の形態における、各SOC範囲ごとに電流値を決定した場合の電流値で充電した時の、蓄電池電圧、蓄電池温度、電流値を示したものである。充電初期(SOC=0%)に電流値を最も大きく設定することで、蓄電池5の発熱を充電初期(SOC=0%)に大きくし、充電末期(SOC=100%)になるにつれて、電流値を小さくすることで、蓄電池5の発熱を小さくすることが可能である。この充電方法によって、蓄電池5の温度が小さい充電初期(SOC=0%)に発熱を大きくし、蓄電池5の低温での性能低下を防止することができる。また、充電末期(SOC=100%)の蓄電池5の発熱を小さくすることで、蓄電池5の劣化を防ぎ、蓄電池5の長寿命化が可能である。
FIG. 4 shows the storage battery voltage, storage battery temperature, and current value when charging is performed with the current value when the current value is determined for each SOC range in the present embodiment. By setting the current value to the largest value at the initial stage of charging (SOC = 0%), the heat generation of the
図5は、従来の蓄電池5を定電流で放電した時の蓄電池電圧、蓄電池温度、電流値を図示したものである。定電流で放電を行う場合は、放電初期(SOC=100%)から放電末期(SOC=0%)の区間で一定に放電を行うため、放電末期ほど発熱量は増加し、蓄電池5の温度は放電末期で高温になる。この高温時に、蓄電池は劣化し、蓄電池の寿命が低下する。また、一方で、充電初期には、蓄電池の温度が低いため、蓄電池の抵抗値が高く、十分な性能が見込まれない。
FIG. 5 shows the storage battery voltage, storage battery temperature, and current value when the
図6は、本実施の形態における、各SOC範囲で電流値を決定した場合の電流値で放電した時の、蓄電池電圧、蓄電池温度、電流値を示したものである。放電初期(SOC=100%)に電流値を大きく設定することで、蓄電池5の発熱を放電初期に大きくし、放電末期(SOC=0%)になるにつれて、電流値を小さくすることで、蓄電池5の発熱を小さくすることが可能である。この充電方法によって、蓄電池5の温度が小さい放電初期(SOC=100%)に発熱を大きくし、蓄電池5の低温での性能低下を防止することができる。また、放電末期(SOC=0%)の蓄電池5の発熱を小さくすることで蓄電池5の長寿命化が可能である。
FIG. 6 shows the storage battery voltage, storage battery temperature, and current value when discharging is performed at the current value when the current value is determined in each SOC range in the present embodiment. By setting the current value to be large at the initial stage of discharge (SOC = 100%), the heat generation of the
本実施の形態においては、上述したように、充放電制御装置2が設定するSOC範囲ごとにステップ状に漸減する重み付け係数αnで重み付けされた電流値(=αnI)で充放電を行うが、当該充放電中に蓄電池5の温度が「制限」を超えてしまった場合には、当該重み付けされた電流値(=αnI)の代わりに、予め設定した規定値に電流値を設定しなおして、蓄電池5の温度が下がるように制御しながら、充放電を行う。これについて、以下、具体的な例を挙げて説明する。
In the present embodiment, as described above, charging / discharging is performed with the current value (= α n I) weighted by the weighting coefficient α n that gradually decreases stepwise for each SOC range set by the charge /
まず、蓄電池5の温度に関する上記「制限」について説明する。本実施の形態では、当該「制限」として、下記の2つの条件を設定し、そのいずれか1つを満たした場合に、蓄電池5の温度が「制限」を超えたと判定する。
First, the “limit” regarding the temperature of the
条件1:ある任意のn番目のSOC範囲(SOCn)における蓄電池5の温度上昇量(dT/dSOC)が、予め設定された上昇閾値ΔTを超えた場合(すなわち、dT/dSOC>ΔTになった場合)。
条件2:ある任意のn番目のSOC範囲(SOCn)における蓄電池5の温度TSOCnが、予め設定された温度上限値TLIMITを超えた場合(すなわち、TSOCn>TLIMITになった場合)。
Condition 1: When the temperature rise amount (dT / dSOC) of the
Condition 2: When the temperature T SOCn of the
充放電制御装置2は、ある任意のn番目のSOC範囲において、蓄電池5の温度が上記条件1および条件2のいずれか1つを満たした場合に、当該n番目のSOC範囲の次のSOC範囲、すなわち、n+1番目のSOC範囲における充放電を行う電流値を、当該SOC範囲に対応するαn+1Iとせずに、それより小さい値に設定された規定値Iminに設定し直して、蓄電池5の発熱が最小限になるような充放電を行う。規定値Iminの値は任意に設定してよいが、αnIの中で最も小さい値となるα10Iと同じか、あるいは、それより小さい値に設定する。例えば、図7の例では、SOC=20〜30%の第3のSOC範囲で蓄電池5が制限を超えたため、その次の第4のSOC範囲(SOC=30〜40%)における電流値が、規定値Iminに設定されている。同様に、図7の例では、SOC=50〜60%の第6のSOC範囲で蓄電池5が制限を超えたため、その次の第7のSOC範囲(SOC=60〜70%)における電流値が、規定値Iminとなっている。ここでは、規定値Iminの値を、Imin=0.5Iとしている。なお、当該規定値Iminにおける充電によって、蓄電池5が冷却され、蓄電池5の温度が条件1および条件2のいずれにも該当しなくなった場合は、再び、各SOC範囲に対応する電流値αnIで充電を行う。図7の例でも、規定値Iminで充電を行った第4のSOC範囲(SOC=30〜40%)および第7のSOC範囲(SOC=60〜70%)の次の第5のSOC範囲および第8のSOC範囲では、それぞれ、各SOC範囲に対応する電流値α5Iおよびα8Iで充電を行っている。以下では、図7及び図8の例を用いて、さらに詳細に説明する。
When the temperature of the
図7は、本実施の形態における充電制御方法で充電を行い、充電途中で蓄電池温度が規定値を超えた場合の充電電流値を示した図である。図7の例では、上述したように、SOC範囲がSOC20〜30%および50〜60%の範囲で、蓄電池5の温度が制限を超えた場合を示している。これらの場合について、以下に説明する。
まず、図7の例では、SOC範囲がSOC20〜30%の範囲で、蓄電池5の温度が制限を超えた場合を示している。すなわち、SOC範囲がSOC20〜30%の範囲で、蓄電池温度上昇量(dT/dSOC)が上昇閾値ΔTを超えたか(すなわち、dT/dSOC>ΔTになった場合)、もしくは、蓄電池温度TSOCnが温度上限値TLIMITを超えた場合(すなわち、TSOCn>TLIMITになった場合)を示している。その場合、本実施の形態では、当該SOC範囲の次のSOC範囲であるSOC30〜40%の範囲の電流値を、予め設定された規定値(充電電流=0.5I)に抑制する。すなわち、SOC30〜40%の範囲の電流値は、本来であれば、充電電流=α4Iとなるはずであるが、SOC範囲がSOC20〜30%の範囲で蓄電池5の温度が制限を超えたため、充電電流を予め設定された規定値(充電電流=0.5I)に抑制し、蓄電池5の発熱が最小限になるように充電を行う。
また、図7の例では、SOC範囲がSOC50〜60%の範囲で、再び、蓄電池5の温度が制限を超えている。すなわち、蓄電池5の温度上昇量(dT/dSOC)が上昇閾値ΔTを超えたか(すなわち、dT/dSOC>ΔTになった場合)、もしくは、蓄電池温度TSOCnが温度上限値TLIMITを超えた場合(すなわち、TSOCn>TLIMITになった場合)を示している。従って、当該SOC範囲の次のSOC範囲であるSOC60〜70%の範囲の電流値を、予め設定された規定値(充電電流=0.5I)に抑制している。
FIG. 7 is a diagram illustrating a charging current value when charging is performed by the charging control method according to the present embodiment, and the storage battery temperature exceeds a specified value during charging. In the example of FIG. 7, as described above, the SOC range is in the range of
First, in the example of FIG. 7, the SOC range is in the range of
In the example of FIG. 7, the SOC range is in the range of
図8は、本実施の形態における放電制御方法で放電を行い、放電途中で蓄電池温度が規定値を超えた場合の放電電流値を示した図である。
図8の例では、第3のSOC範囲(SOC80〜70%)及び第6のSOC範囲(SOC50〜40%)で、蓄電池5の温度が制限を超えている。すなわち、第3及び第6のSOC範囲で、蓄電池5の温度上昇量が上昇閾値ΔTを超えたか(すなわち、dT/dSOC>ΔT)、もしくは、蓄電池5の温度が温度上限値TLIMITを超えた場合(すなわち、Tsoc>TLIMIT)を例として示している。本実施の形態では、図7の充電の場合と同様に、蓄電池5が温度制限を超えたSOC範囲の次のSOC範囲である第4のSOC範囲(SOC70〜60%)および第7のSOC範囲(SOC40〜30%)で、放電を行う電流値を予め設定された規定値Imin(放電電流=0.5I)に抑制している。
なお、規定値Iminにおける充電によって蓄電池5が冷却され、蓄電池5の温度が条件1および条件2のいずれにも該当しなくなった場合は、再び、各SOC範囲に対応する電流値αnIで放電を行う。図8の例でも、規定値Iminで充電を行った第4のSOC範囲(SOC=70〜60%)および第7のSOC範囲(SOC=40〜30%)の次の第5のSOC範囲および第8のSOC範囲では、それぞれ、各SOC範囲に対応する電流値α5Iおよびα8Iで充電を行っている。
FIG. 8 is a diagram showing a discharge current value when discharge is performed by the discharge control method in the present embodiment and the storage battery temperature exceeds a specified value during discharge.
In the example of FIG. 8, the temperature of the
When the
なお、上記の例では、充電時の規定値Iminと放電時の規定値Iminとを同じ値にしたが、その場合に限らず、異なる値に設定してもよい。 In the above example, there has been a prescribed value I min in discharging a specified value I min when the charge to the same value, not limited to the case, may be set to different values.
このように、本実施の形態では、蓄電池5の温度が制限を超えた場合、当該制限を超えたSOC範囲の次のSOC範囲での充放電の電流値を小さく設定して充放電を行うことで、蓄電池5の温度上昇を防止することが可能となる。このように、本実施の形態では、蓄電池5の温度が条件1および条件2の制限を超えた場合に、充放電電流値を予め設定した規定値Iminに制限し、蓄電池5を冷却しながら充放電を継続するようにすることで、蓄電池5の温度上昇による劣化を防止でき、蓄電池5の寿命をさらに向上することができる。
As described above, in the present embodiment, when the temperature of the
図9のフローチャートは、上述した、本実施の形態における充放電制御装置2の蓄電池5の充放電方法をまとめたものである。図9は、蓄電池5への充放電過程を示している。
The flowchart of FIG. 9 summarizes the charging / discharging method of the
図9において、充放電制御装置2は、まず、はじめに、BMU4から得られた充電状態の情報(蓄電池5のSOCの値)に基づいて、蓄電池5を充電するか、放電するかを判定する。当該判定の結果、蓄電池5を充電する場合(ステップS101)には、蓄電池5の定格容量を参照して、基準となる充電電流値(すなわち、基準電流値I)を決定する(ステップS102)。次に、SOC範囲を決定し(ステップS103)、各SOC範囲における電流値を決定する(ステップS104)。このSOC範囲の決定方法、および、各SOC範囲における電流値αnIの決定方法については、上述した通りであるため、ここでは、説明を省略する。その後、温度測定回路3からの情報を用いて蓄電池5の温度(セル温度)を測定し(ステップS105)、測定した蓄電池5温度が予め設定された使用可能温度であるかを判定し(ステップS106)、使用可能温度でない場合には、ステップS105の処理に戻り、蓄電池5の温度は使用可能温度になるまで待機する。一方、蓄電池5の温度が使用可能温度であれば、充電を開始する(ステップS107)。充電中には、逐次、BMU4から得られた充電状態の情報(蓄電池5のSOCの値)に基づいて、現在のSOCが含まれるSOC範囲を求め、当該SOC範囲に対応する電流値で充電を行う。さらに、充電中には、逐次、SOC範囲ごとに、温度測定回路3からの情報を用いて蓄電池5の温度を計測し、蓄電池5の温度が予め設定した温度上限値TLIMITに到達したか、もしくは、蓄電池5の温度上昇量が予め設定した上昇閾値ΔTより大きいか否かを判定する(ステップS108)。判定の結果、蓄電池5の温度が予め設定した温度上限値TLIMITに到達した場合、もしくは、蓄電池5の温度上昇量が予め設定した上昇閾値ΔTより大きい場合は、充電を行うための電流値を予め設定された規定値Iminに抑制し(ステップS109)、蓄電池5の発熱が最小限になるように充電を行う。この充電によって、蓄電池5の温度が予め設定した温度上限値TLIMITより小さくなった場合、もしくは、蓄電池5の温度上昇量が予め設定した上昇閾値ΔTより小さくなった場合は(ステップS110)、再び、各SOC範囲に対応する電流値で充電を行う(ステップS107)。一方、ステップS108の判定の結果、蓄電池5の温度が温度上限値TLIMITに到達しなかった場合、もしくは、蓄電池5の温度上昇量が上昇閾値ΔTより小さかった場合は、ステップS104で決定した各SOC範囲に対応する電流値αnIで充電を行い、蓄電池5のSOCが、蓄電池5の定格容量である上限SOCに到達したら、充電を終了する(ステップS111)。
In FIG. 9, the charge /
一方、ステップS101の判定の結果、蓄電池5を放電する場合には、蓄電池5の定格容量を参照し、基準となる放電電流値(すなわち、基準電流値I)を決定する(ステップS202)。次に、SOC範囲を決定し(ステップS203)、各SOC範囲における電流値を決定する(ステップS204)。SOC範囲の決定方法、および、各SOC範囲における電流値αnIの決定方法は、上述した通りであるため、ここでは説明を省略する。その後、温度測定回路3からの情報を用いて蓄電池5の温度を測定し(ステップS205)、測定した蓄電池5の温度が使用可能温度であるかを判定し(ステップS206)、使用可能温度でない場合には、ステップS205の処理に戻り、蓄電池5の温度が使用可能温度になるまで待機する。一方、使用可能温度であれば、放電を開始する(ステップS207)。放電中には、逐次、BMU4から得られた充電状態の情報(蓄電池5のSOCの値)に基づいて、現在のSOCが含まれるSOC範囲を求め、当該SOC範囲に対応する電流値で放電を行う。さらに、放電中には、逐次、各SOC範囲ごとに、温度測定回路3からの情報を用いて、蓄電池5の温度を計測し、蓄電池5の温度が温度上限値TLIMITに到達した場合、もしくは、蓄電池5の温度上昇量が上昇閾値ΔTより大きい場合は(ステップS208)、放電を行う電流値を予め設定された規定値Iminに抑制し(ステップS209)、蓄電池5の発熱が最小限になるように放電を行う。この放電によって、蓄電池5の温度が予め設定した温度上限値TLIMITより小さくなった場合、もしくは、蓄電池5の温度上昇量が予め設定した上昇閾値ΔTより小さくなった場合は、再び、各SOC範囲に対応する電流値αnIで充電を行う(ステップS207)。一方、ステップS208の判定の結果、蓄電池5の温度が温度上限値TLIMITに到達していなかった場合、もしくは、蓄電池5の温度上昇量が上昇閾値ΔTより小さい場合は、ステップS204で初めに決定した電流値αnIで放電を行い、蓄電池5のSOCが下限SOCに到達したら放電を終了する(ステップS211)。
On the other hand, when the
図10は、本実施の形態で示した充放電制御方法で蓄電池5を運用した場合の容量維持率の経年変化を示している。従来例では、通電末期(充電末期or放電末期)に蓄電池温度が大きくなってしまい、蓄電池の劣化が大きいため、経年変化における容量維持率の低下が大きいが、本実施の形態で示した充放電制御方法で蓄電池5を運用すると、通電末期(充電末期or放電末期)の蓄電池温度を抑制することが可能となり、蓄電池5が充放電の際に劣化しないため、経年変化における容量維持率の低下が抑制でき、蓄電池5の長寿命化が見込める。
FIG. 10 shows the secular change of the capacity maintenance rate when the
以上のように、本実施の形態に係る充放電制御装置2は、充放電を行う蓄電池5と蓄電池5の充電率を示すSOCを計測する蓄電池管理装置であるBMU4とを備えた蓄電池システム7における蓄電池5の充放電を制御する装置である。充放電制御装置2は、蓄電池5の最小充電率から最大充電率までのSOC全体を複数の区分に分割して、複数のSOC範囲を決定するSOC範囲決定部21と、各SOC範囲ごとに、蓄電池の充放電を行う電流値の値を決定する電流値決定部22と、BMU4で計測された現在のSOCが含まれるSOC範囲を求め、当該SOC範囲に対応する電流値で蓄電池の充放電を行う充放電部23とを備え、電流値決定部22は、各SOC範囲ごとに重み付け係数αnを設定し、蓄電池5の基準電流値Iに重み付け係数αnを乗算して各SOC範囲ごとの電流値αnIを決定する。ここで、重み付け係数αnは、通電初期(充電初期または放電初期)となるSOC範囲に対応する重み付け係数の値が最も大きく、通電末期(充電末期または放電末期)となるSOC範囲に対応する重み付け係数の値が最も小さくなるように設定される。このように、本実施の形態においては、充放電制御装置2が、各SOC範囲ごとに重み付けをした充放電時の電流値を決定して、蓄電池5の通電初期(充電初期または放電初期)の電流値を最も大きくし、その後は、漸減させて、通電末期(充電末期または放電末期)の電流値を最も小さくすることで、蓄電池5の通電初期から通電中期にかけての発熱量を大きくして蓄電池5の低温での性能低下を防止するとともに、通電末期における蓄電池5の充放電による発熱を抑制することで、蓄電池5の劣化を防止することができ、蓄電池5の長寿命化を図ることができる。
As described above, the charge /
また、本実施の形態においては、蓄電池システム7は、蓄電池5の温度を計測する温度測定回路3をさらに備えている。充放電制御装置2の充放電部23は、温度測定回路3で計測された蓄電池5の温度が、予め設定された温度上限値TLIMIT以上であった場合に、SOC範囲に対応する電流値αnIに代えて、当該SOC範囲に対応する電流値αnI以下の値に設定された規定値Iminで蓄電池5の充放電を行うようにしたので、蓄電池5の温度上昇による劣化を防止でき、蓄電池5の寿命をさらに向上することができる。
In the present embodiment, the storage battery system 7 further includes a
さらに、本実施の形態においては、充放電制御装置2の充放電部23は、温度測定回路3で計測された蓄電池5の温度変化に基づいて、蓄電池5の温度上昇量が予め設定された上昇閾値ΔT以上であった場合に、SOC範囲に対応する電流値αnIに代えて、当該SOC範囲に対応する電流値αnI以下の値に設定された規定値Iminで蓄電池5の充放電を行うようにしたので、蓄電池5の温度上昇による劣化を防止でき、蓄電池5の寿命をさらに向上することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the charging / discharging
実施の形態2.
以下に、上記の実施の形態1で示した充放電制御方法の模擬試験の一例について説明する。
Hereinafter, an example of a simulation test of the charge / discharge control method shown in the first embodiment will be described.
使用可能温度範囲が10〜40℃、30Ahの蓄電池5の充電方法について示す。初めに充電電流値の決定であるが、30Ahの蓄電池を想定しているため、1C(30A(1Cとは充電を1時間で終了させることが可能な電流値))で充電すると仮定する。この充電電流値は、蓄電池の性能によって変更させることも可能であり、また、充電可能時間が明確であれば、その時間内に終了させることができる電流値に設定することが望ましい。例えば、3時間充電可能であれば、10A(30Ah/3h)を基準電流値に設定することで、更なる蓄電池5の長寿命化が見込める。
It shows about the charging method of the
次に、SOC範囲幅を10%と仮定した場合を考える。この範囲幅は任意に決定することが可能である。次に、各SOC範囲における電流値の決定を行う。基準電流値30Aが決定しているので、基準電流値で充電を行うSOC範囲を決定する。基準とするSOC範囲は、なるべく中間のSOC範囲を選択することが望ましい。今回は、SOC40〜50%における電流値を基準とし、以下の式(1)によって各SOC範囲の電流値を決定する。
Next, consider a case where the SOC range width is assumed to be 10%. This range width can be arbitrarily determined. Next, the current value in each SOC range is determined. Since the reference current value 30A is determined, the SOC range in which charging is performed with the reference current value is determined. It is desirable to select an intermediate SOC range as much as possible as the reference SOC range. This time, based on the current value at
式(1)の左辺のItは30Ahであり、右辺のαnは各SOC範囲の重み付け係数、Iは基準電流値、tnは各SOC範囲の充電可能時間である。SOC40〜50%の電流値を基準とするのでα5=1である。充電初期を最も大きな電流に設定するためにαnの大小を定義している。充電初期の電流値が最も大きく設定されることが理想であるが、蓄電池5の寿命に悪影響を与えてはならない電流値に設定することが重要である。この点を考慮して、α1の値を1.4とし、SOC減少に伴いαの値を減少させる。上記の式(1)で示す条件式より、αの値を0.1ずつ減少させるように設定した。すなわち、通電末期のSOC範囲(SOC90〜100%)では、α10=0.5となる。αの値を考慮し、電流レートを決定した。本実施の形態では、SOC0〜100%を10分割しているために、充電時間が超過しており、偶数分割の場合は、基準電流値Iで充電を行う際の充電時間と上記方法で算出した充電電流による充電時間に誤差が生じてしまう。そのため、充電時間を補正する必要がある。補正後の充電時間は、基準電流で終了する時間を参照し、各SOC範囲で計算を行う。下記の表1に補正後の充放電時間と電流レートを示す。この表1に従って充電を行っていく。奇数分割の場合は、中心のSOC範囲を基準電流値(9分割ならばα5=1)とすることで補正の必要がなくなる。
In the expression (1), It is 30 Ah on the left side, α n on the right side is a weighting coefficient of each SOC range, I is a reference current value, and t n is a chargeable time in each SOC range. Since the current value of SOC is 40 to 50%, α 5 = 1. In order to set the initial charge to the largest current, the magnitude of α n is defined. Ideally, the current value at the initial stage of charging is set to be the largest, but it is important to set the current value so as not to adversely affect the life of the
次に、蓄電池5の温度測定を行い、−10〜40℃の使用可能温度範囲であれば、充電を開始する。ここで、蓄電池5の温度上限値TLIMITをTLIMIT=40℃とし、各SOC範囲での蓄電池5の温度上昇量に対する上昇閾値ΔTをΔT=10℃とする。この上昇閾値ΔTは自由に設定することが可能である。こうして、各SOC範囲ごとに、逐次、蓄電池5の温度を監視し、蓄電池5の温度上昇量が上昇閾値ΔT=10℃未満で、且つ、蓄電池5の温度が温度上限値TLIMIT=40℃を超過していないようであれば、充電を継続し、上限SOCに到達した場合は充電を終了する。
Next, the temperature of the
蓄電池5の温度上昇量が上昇閾値ΔT=10℃以上、あるいは、蓄電池5の温度が温度上限値TLIMIT=40℃以上になった場合について説明する。あるSOC範囲での温度上昇量が10℃以上、または、蓄電池5の温度が温度上限値40℃以上になった場合は、当該SOC範囲の次のSOC範囲の電流値を、蓄電池5の発熱が小さい電流値である15A程度(0.5C程度)に設定し、蓄電池5の温度上昇を抑制させる。こうして、次のSOC範囲の蓄電池5の温度上昇量が上昇閾値未満、および、蓄電池5の温度が温度上限値40℃以下の場合は、現在のSOC範囲を参照して、初めに決定した各SOC範囲に対応した電流値αnIに従って充電を行う。
A case will be described in which the temperature rise amount of the
例えば、図7に示すように、充電を開始してSOC20〜30%の範囲、および、SOC50〜60%の範囲において、蓄電池5の温度上昇量が10℃以上、または、蓄電池5の温度が温度上限値40℃を超過した場合を想定する。つまり、dT/dSOC>10℃、もしくは、SOC30%に達した時点のセル温度Tsoc3>40℃の場合である。この場合は、SOC=0〜30%までは、表1に従って算出した電流値で充電を行うが、SOC=30〜40%においては電流値を蓄電池5の発熱が抑制可能な電流値15Aに設定して充電を行い、蓄電池温度を低下させる。電流を制限したSOC=30〜40%の範囲において温度上昇量が10℃以下、及び、蓄電池温度上限値40℃を下回った場合は、SOC40〜50%以降は、表1の電流値で充電を行う。同様に、SOC=50〜60%の範囲での温度上昇量が10℃以上、または、蓄電池温度上限値40℃を超過した場合を想定する。つまり、dT/dSOC>10℃、もしくは、SOC50%に達した時点のセル温度Tsoc6>40℃の場合である。SOC=60〜70%の電流値を蓄電池5の発熱が抑制可能な電流値15Aに設定して充電を行い、蓄電池温度を低下させる。電流を制限したSOC50〜60%の範囲において温度上昇量が10℃以下、及び、蓄電池温度上限値40℃を下回った場合は、SOC70〜80%以降は表1の電流値で充電を行う。その後、上限SOCに到達した場合は、充電を終了する。
For example, as shown in FIG. 7, in a range of
次に、充電ではなく、放電と判定された場合について説明する。充電と同様に、30Ahの蓄電池を仮定しているため、放電電流値を1C(30A(1Cとは放電を1時間で終了させることが可能な電流値))で放電すると仮定する。この放電電流値は、蓄電池の性能によって変更させることも可能であり、また、放電可能時間が明確であれば、その時間内に終了させることが可能な電流値に設定することが望ましい。例えば、3時間放電可能であれば、10A(30Ah/3h)を基準電流値に設定することで、更なる蓄電池の長寿命化が見込める。 Next, the case where it is determined that the battery is discharged rather than charged will be described. Similarly to the charging, a 30 Ah storage battery is assumed, and therefore, it is assumed that the discharging current value is discharged at 1 C (30 A (1 C is a current value at which discharging can be completed in one hour)). The discharge current value can be changed depending on the performance of the storage battery. If the dischargeable time is clear, it is desirable to set the discharge current value to a current value that can be finished within that time. For example, if discharge is possible for 3 hours, the life of the storage battery can be further extended by setting 10 A (30 Ah / 3 h) as the reference current value.
次に、充電と同様に、SOC範囲を10%と仮定した場合を考える。この範囲は任意に決定することが可能である。次に、各SOC範囲における放電電流値の決定を行う。基準電流値30Aが決定しているので、基準電流値で放電を行うSOC範囲を決定する。基準とするSOC範囲は、なるべく中間のSOC範囲を選択することが望ましい。今回は、SOC40〜50%における電流値を基準とし、以下の等式によって各SOC範囲の電流値を決定する。
Next, consider the case where the SOC range is assumed to be 10% as in the case of charging. This range can be arbitrarily determined. Next, the discharge current value in each SOC range is determined. Since the reference current value 30A is determined, the SOC range in which discharge is performed is determined based on the reference current value. It is desirable to select an intermediate SOC range as much as possible as the reference SOC range. This time, the current value in each SOC range is determined by the following equation using the current value at
式(2)の左辺のItは30Ahであり、右辺のαnは各SOC範囲の重み付け係数、Iは基準電流値、tnは各SOC範囲の充電可能時間である。SOC40〜50%の電流値を基準とするのでα6=1である。放電初期を最も大きな電流に設定するためにαnの大小を定義している。放電初期の電流値が最も大きく設定されることが理想であるが、蓄電池の寿命に悪影響を与えてはならない電流値に設定することが重要である。この点を考慮して、α1の値を1.5とし、SOC減少に伴い、αnの値を減少させる。上記の条件式より、0.1ずつ減少させるように設定した。つまりα10=0.6となる。αの値を考慮し、電流レートを決定した。本実施の形態では、SOC0〜100%を10分割しているために、放電時間が超過しており、偶数分割の場合は基準電流値で放電を行う際の充電時間と上記方法で算出した放電電流による放電時間に誤差が生じてしまう。そのため、放電時間を補正する必要がある。補正後の放電時間は、基準電流で終了する時間を参照し、各SOC範囲で計算を行う。表2に補正後の放電時間と電流レートを示す。この表2に従って充電を行っていく。奇数分割の場合は、中心のSOC範囲を基準電流値(9分割ならばα5=1)とすることで補正の必要がなくなる。
In the equation (2), It is 30 Ah on the left side, α n on the right side is a weighting coefficient for each SOC range, I is a reference current value, and t n is a chargeable time in each SOC range. Since the current value of SOC is 40 to 50%, α 6 = 1. In order to set the initial stage of discharge to the largest current, the magnitude of α n is defined. Ideally, the current value at the initial stage of discharge is set to be the largest, but it is important to set the current value so as not to adversely affect the life of the storage battery. In consideration of this point, the value of α1 is 1.5, with the SOC decreases, reducing the value of alpha n. From the above conditional expression, it was set to decrease by 0.1. That is, α 10 = 0.6. The current rate was determined considering the value of α. In this embodiment, since
次に、蓄電池5の温度測定を行い、−10〜40℃の使用可能温度範囲であれば、放電を開始する。ここで、蓄電池5の温度上限値をTLIMIT=40℃とし、各SOC範囲での蓄電池5の温度上昇量に対する上昇閾値をΔT=10℃とする。この上昇閾値ΔTは自由に設定することが可能である。逐次、蓄電池5の温度を監視し、SOC範囲での温度上昇量が10℃を超過せず、および、蓄電池5の温度が温度上限値40℃を超過していないようであれば、放電を継続し、下限SOCに到達した場合は放電を終了する。
Next, the temperature of the
蓄電池5の温度上昇量が上昇閾値ΔT以上、または、蓄電池5の温度が温度上限値を超過した場合について説明する。あるSOC範囲での温度上昇量が10℃以上、および、蓄電池5の温度が温度上限値40℃を超過した場合は、当該SOC範囲の次のSOC範囲の電流値を、蓄電池5の発熱が小さい電流値である15A程度(0.5C程度)に設定し、蓄電池5の温度上昇を抑制させる。当該放電の結果、次のSOC範囲の温度上昇量が上昇閾値ΔT未満、および、セル温度が温度上限値40℃未満の場合は、現在のSOCを参照して、初めに決定した各SOC範囲に対応した電流値αnIに従って放電を行う。
The case where the temperature rise amount of the
例えば、図8に示すように、放電を開始して、SOC80〜70%の範囲、および、SOC50〜40%の範囲での温度上昇が10℃以上、または、蓄電池温度上限値40℃を超過した場合を想定する。つまり、dT/dSOC>10℃、もしくは、SOC70%に達した時点の蓄電池5の温度Tsoc3>40℃の場合である。この場合は、SOC100〜70%までは、表2に従って算出した電流値で放電を行うが、SOC70〜60%の電流値を蓄電池5の発熱が抑制可能な電流値15Aに設定して充電を行い、蓄電池温度を低下させる。電流を制限したSOC70〜60%の範囲において温度上昇が10℃未満、且つ、蓄電池温度上限値40℃を下回った場合は、SOC60〜50%以降は、表2の電流値で充電を行う。同様に、SOC50〜40%の範囲での温度上昇量が10℃以上、または、蓄電池5の温度が温度上限値40℃を超過した場合を想定する。つまり、dT/dSOC>10℃、もしくは、SOC50%に達した時点の蓄電池温度Tsoc6>40℃の場合である。SOC40〜30%の電流値を蓄電池の発熱が抑制可能な電流値15Aに設定して充電を行い、蓄電池温度を低下させる。電流を制限したSOC40〜30%のSOC範囲において、温度上昇量が10℃以下、且つ、蓄電池温度上限値40℃を下回った場合は、SOC30〜0%までは、表2の電流値で放電を行う。その後、下限SOCに到達した場合は、放電を終了する。
For example, as shown in FIG. 8, when discharge is started, the temperature rise in the
以上のように、本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、充放電制御装置2が、各SOC範囲ごとに重み付けをして充放電時の電流値を決定して、蓄電池5の通電初期(充電初期または放電初期)の電流値を最も大きくし、その後は、漸減させて、通電末期(充電末期または放電末期)の電流値を最も小さくすることで、蓄電池5の通電初期から通電中期にかけての発熱量を大きくして蓄電池5の低温での性能低下を防止するとともに、通電末期における蓄電池5の充放電による発熱を抑制することで、蓄電池5の劣化を防止することができ、蓄電池5の長寿命化を図ることができる。
また、本実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、上述した重み付けした電流値での充放電中に蓄電池5の温度が制限を超えた場合、充放電を行う電流値を予め設定した規定値Iminに制限し、蓄電池5を冷却しながら充放電を継続するようにしたので、蓄電池5の温度上昇による劣化を防止でき、蓄電池5の寿命をさらに向上することができる。
As described above, also in the present embodiment, as in the first embodiment, the charging / discharging
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, when the temperature of the
なお、上記の実施の形態1,2においては、蓄電池5の温度に対する「制限」を、条件1と条件2の2つ設ける例について説明したが、その場合に限らず、条件1および条件2のうちのいずれか1つだけを「制限」として設けるようにしてもよい。あるいは、条件を2つ以下とせずに、他の条件を追加して、3つ以上としてもよい。
In the first and second embodiments, the example in which two “restrictions” on the temperature of the
1 電源、2 充放電制御装置、3 温度測定回路、4 BMU(バッテリーマネジメントユニット)、5 蓄電池、6 負荷、7 蓄電池システム、21 SOC範囲決定部、22 電流値決定部、23 充放電部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記蓄電池の最小充電率から最大充電率までのSOC全体を複数の区分に分割して、複数のSOC範囲を決定するSOC範囲決定部と、
各前記SOC範囲ごとに、前記蓄電池の充放電を行う電流値の値を決定する電流値決定部と、
前記蓄電池管理装置で計測された現在のSOCが含まれる前記SOC範囲を求め、当該SOC範囲に対応する前記電流値で前記蓄電池の充放電を行う充放電部と
を備え、
前記電流値決定部は、各前記SOC範囲ごとに重み付け係数を設定し、基準電流値に前記重み付け係数を乗算して各前記SOC範囲ごとの前記電流値を決定し、
前記重み付け係数は、充放電初期となるSOC範囲に対応する重み付け係数の値が最も大きく、その後、漸減し、充放電末期となるSOC範囲に対応する重み付け係数の値が最も小さくなるように設定され、
放電時において、放電初期の放電電流が最も大きく、その後、SOCの値の減少に伴って放電電流が漸減する、
充放電制御装置。 A charge / discharge control device for controlling charge / discharge of the storage battery in a storage battery system comprising a storage battery that performs charge / discharge and a storage battery management device that measures an SOC indicating a charge rate of the storage battery,
An SOC range determination unit that divides the entire SOC from the minimum charging rate to the maximum charging rate of the storage battery into a plurality of sections and determines a plurality of SOC ranges;
For each SOC range, a current value determining unit that determines a current value for charging and discharging the storage battery;
A charge / discharge unit that obtains the SOC range including the current SOC measured by the storage battery management device, and charges and discharges the storage battery at the current value corresponding to the SOC range;
The current value determining unit sets a weighting coefficient for each of the SOC ranges, multiplies a reference current value by the weighting coefficient to determine the current value for each of the SOC ranges,
The weighting coefficient is set so that the weighting coefficient value corresponding to the SOC range at the beginning of charging / discharging is the largest, then gradually decreasing, and the weighting coefficient value corresponding to the SOC range at the end of charging / discharging becomes the smallest. And
During discharge, the discharge current at the beginning of discharge is the largest, and then the discharge current gradually decreases as the SOC value decreases.
Charge / discharge control device.
前記充放電部は、前記温度測定回路で計測された前記蓄電池の温度が、予め設定された温度上限値以上であった場合に、前記SOC範囲に対応する前記電流値に代えて、当該SOC範囲に対応する前記電流値以下の値に設定された電流規定値で前記蓄電池の充放電を行う
請求項1に記載の充放電制御装置。 The storage battery system further includes a temperature measurement circuit that measures the temperature of the storage battery,
When the temperature of the storage battery measured by the temperature measurement circuit is equal to or higher than a preset temperature upper limit value, the charging / discharging unit replaces the current value corresponding to the SOC range with the SOC range. The charge / discharge control device according to claim 1, wherein the storage battery is charged / discharged with a current regulation value set to a value equal to or less than the current value corresponding to.
前記充放電部は、前記温度測定回路で計測された前記蓄電池の温度変化に基づいて、前記蓄電池の温度上昇量が予め設定された上昇閾値以上であった場合に、前記SOC範囲に対応する前記電流値に代えて、当該SOC範囲に対応する前記電流値以下の値に設定された電流規定値で前記蓄電池の充放電を行う
請求項1に記載の充放電制御装置。 The storage battery system further includes a temperature measurement circuit that measures the temperature of the storage battery,
The charging / discharging unit corresponds to the SOC range when a temperature increase amount of the storage battery is equal to or higher than a preset increase threshold based on a temperature change of the storage battery measured by the temperature measurement circuit. The charge / discharge control device according to claim 1, wherein the storage battery is charged / discharged with a current regulation value set to a value equal to or less than the current value corresponding to the SOC range instead of the current value.
前記充放電部は、前記温度測定回路で計測された前記蓄電池の温度が予め設定された温度上限値以上か、あるいは、前記蓄電池の温度上昇量が予め設定された上昇閾値以上であった場合に、前記SOC範囲に対応する前記電流値に代えて、当該SOC範囲に対応する前記電流値以下の値に設定された電流規定値で前記蓄電池の充放電を行う
請求項1に記載の充放電制御装置。 The storage battery system further includes a temperature measurement circuit that measures the temperature of the storage battery,
The charging / discharging unit is configured such that the temperature of the storage battery measured by the temperature measurement circuit is equal to or higher than a preset temperature upper limit value, or the temperature increase amount of the storage battery is equal to or higher than a preset increase threshold value. The charge / discharge control according to claim 1, wherein the storage battery is charged / discharged with a current regulation value set to a value equal to or less than the current value corresponding to the SOC range instead of the current value corresponding to the SOC range. apparatus.
前記蓄電池の最小充電率から最大充電率までのSOC全体を複数の区分に分割して、複数のSOC範囲を決定するSOC範囲決定ステップと、
各前記SOC範囲ごとに重み付け係数を設定し、基準電流値に前記重み付け係数を乗算することにより、各前記SOC範囲ごとの前記蓄電池の充放電を行う電流値を決定する電流値決定ステップと、
前記蓄電池管理装置で計測された現在のSOCが含まれる前記SOC範囲を求め、当該SOC範囲に対応する前記電流値で前記蓄電池の充放電を行う充放電ステップと
を備え、
前記重み付け係数は、充放電初期となるSOC範囲に対応する重み付け係数の値が最も大きく、その後、漸減し、充放電末期となるSOC範囲に対応する重み付け係数の値が最も小さくなるように設定され、
放電時において、放電初期の放電電流が最も大きく、その後、SOCの値の減少に伴って放電電流が漸減する、
充放電制御方法。 A charge / discharge control method for controlling charge / discharge of the storage battery in a storage battery system comprising a storage battery that performs charge / discharge and a storage battery management device that measures an SOC indicating a charge rate of the storage battery,
An SOC range determining step for determining a plurality of SOC ranges by dividing the entire SOC from the minimum charging rate to the maximum charging rate of the storage battery into a plurality of sections;
A current value determining step for determining a current value for charging and discharging the storage battery for each SOC range by setting a weighting coefficient for each SOC range and multiplying the reference current value by the weighting coefficient;
A charge / discharge step of obtaining the SOC range including the current SOC measured by the storage battery management device, and charging / discharging the storage battery with the current value corresponding to the SOC range; and
The weighting coefficient is set such that the weighting coefficient value corresponding to the SOC range at the beginning of charging / discharging is the largest, then gradually decreases, and the weighting coefficient value corresponding to the SOC range at the end of charging / discharging becomes the smallest. ,
During discharge, the discharge current at the beginning of discharge is the largest, and then the discharge current gradually decreases as the SOC value decreases.
Charge / discharge control method.
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