JP7326675B2 - 蓄電システム - Google Patents
蓄電システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7326675B2 JP7326675B2 JP2020133856A JP2020133856A JP7326675B2 JP 7326675 B2 JP7326675 B2 JP 7326675B2 JP 2020133856 A JP2020133856 A JP 2020133856A JP 2020133856 A JP2020133856 A JP 2020133856A JP 7326675 B2 JP7326675 B2 JP 7326675B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- generator
- secondary battery
- voltage
- battery
- storage system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/04—Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
図1は、実施形態に係る水力発電装置のブロック図であり、図2は、実施形態に係る水力発電装置の回路図である。
本実施形態の水力発電装置は、発電出力が数kw程度のピコ水力発電装置であり、回転体たる水車100と、交流電力を発電する発電機11と、整流器30と、二次電池20と、直流/交流変換器31とを備えている。
オリビン構造を有する活性物質としては、リン酸鉄を挙げることができ、スピネル構造をもつ活性物質としては、マンガン酸化物を挙げることができる。
図7に示すように、従来の小型水力発電装置においては、発電制御部32と、充電制御部21を備えていた。
発電制御部32は、MPPT(Maximum power point tracking)制御により、発電機11からの出力電圧を、二次電池20の電池電圧とほぼ同値の電圧に変換するとともに、電流値を最適にして二次電池20に供給する。
図8は、検証試験に用いた蓄電システムたる水力発電装置のブロック図である。
図8に示すように、検証試験に用いた水力発電装置は、整流器30と二次電池20との間に開閉器33を直列に接続している。二次電池20は、図2と同様、発電機と並列に接続し、発電機11は、3相交流発電機を用いた。
図9に示すように、サイフォン方式により通水させ、バルブ202の開度により水車100に流す流量制御が可能となっている。バルブ202と水車100を収納した水車発電部201とは、配管204により接続されている。配管204を通って水車発電部201に水が流れ込むことで、水車100が回転し、3相交流発電機11が発電する。
実施例1では、二次電池として、東北大学標準仕様電池モジュールを使用した。東北大学標準仕様電池モジュールは、正極がスピネル構造をもつマンガン酸リチウムイオン電池であり、電池モジュールの公称電池電圧は24[VDC]、内部抵抗は、60[mΩ・Ah]である。また、検証試験前のマンガン酸リチウムイオン電池の解放電圧は、23.7[VDC]であった。
下記表1に、実施例1における実験結果を示す。
また、20時間後の解放電圧が、23.9[VDC]となっており、小電力で充電できていることが確認できた。
実施例2は、二次電池20として、東北大学標準仕様電池モジュール2つを直列に接続したものを使用した。電池公称電池電圧は48[VDC]であり、検証試験前の2次電池の解放電圧は、46.7[VDC]であった。
下記表2に、実施例2における実験結果を示す。
実施例3は、二次電池として、定格電圧12[VDC]、内部抵抗226.8[mΩ・Ah]の鉛蓄電池を4つ直列に接続したものを使用した。電池電圧は48[VDC]であり、検証試験前の二次電池20の解放電圧は、49.8[VDC]であった。
下記表3に、実施例3における実験結果を示す。
図10に示すように、ΔVと、充電電流とは比例関係にある。従って、水量が多く発電機11の発電量が多いときは、ΔVが大きくなり、充電電流が多くなることがわかる。このように、二次電池20を発電機11と並列に接続し、発電機11に電池電圧を印加することで、発電機11からの出力電圧を、二次電池20の電池電圧とほぼ同値の電圧で、発電機11の発電量に応じた電流を二次電池に流すことができる。これにより、MPPT制御と同様な機能を有することができ、発電制御部が不要にでき、装置のコストダウンや、装置の小型化を図ることができる。また、変換ロスが生じるという不具合も抑制することができる。
図11に示す蓄電システムは、複数の二次電池20a~20cと、複数のスイッチ23a~23eと有している。これらスイッチを切り替えることで、接続する二次電池の数や、直列接続する二次電池の数や、並列に接続する二次電池の数を変更できるようになっている。
(態様1)
水車100などの回転体と、回転体の回転力を電力に変換する発電機11とを備え、発電機11により発電した電力を二次電池20に蓄電する蓄電システムにおいて、発電機11に電池電圧を印加する。
これによれば、上述した検証試験からわかるように、発電機に電池電圧を印加することで、発電機の電機子(コイル)に発生する誘起電圧が、電池電圧により制御される。このように、誘起電圧が電池電圧で制御させることで、電機子に流れる電流により発生する回転磁界が変化し、回転子に制動がかかり回転子の回転数が低下する。これにより、発電機の回転数を規定回転数以下に抑えることができる。これにより、発電機の回転数を検出する回転検出部、発電機にブレーキをかける電磁ブレーキ、電磁ブレーキのブレーキを制御する発電制御部を用いずとも、発電機の回転数を規定回転数以下に抑えることができ、装置のコストダウンを図ることができる。
また、発電機の誘起電圧が制御されることで、二次電池への過電圧を抑制することができる。これにより、二次電池の破損や、二次電池の劣化を抑制することができる。さらに、発電機からの出力電圧を二次電池の電池電圧とほぼ同値の電圧に変換する制御を不要にでき、変換ロスの発生を防止でき、発電-充電効率の改善を図ることができる。
態様1において、発電機11の回転数を制御する電池電圧は、二次電池20の電池電圧である。
これによれば、二次電池と、発電機11の回転数を制御する電池とをそれぞれ設ける場合に比べて、部品点数を削減することができ、装置のコストダウンを図ることができる。また、装置の小型化を図ることができる。
態様2において、二次電池は、発電機11に並列接続されている。
これによれば、実施形態で説明したように、発電機により発電した電力を二次電池20に蓄電するとともに、発電機の回転数を二次電池の電池電圧で制御することができる。
態様1乃至3いずれかにおいて、二次電池が、リチウムイオン電池である。
これによれば、実施形態で説明したように、発電機により発電した電力を二次電池20に蓄電するとともに、発電機に二次電池の電池電圧を印加するように、充電と放電とを同時に行う場合でも、化学電池とは異なり「充放電ヒステリシス」はない。従って、充電と同時に放電を行っても電池の反応界面をいためることがなく電池寿命が低下を抑制できる。
また、鉛蓄電池などの化学電池よりも充電が進んだときの内部抵抗の上昇を抑制でき、電池電圧を化学電池よりも一定に維持することができる。これにより、二次電池20への充電電圧をほぼ一定に維持でき、二次電池20に過電圧をかける状態となるのを抑制することができる。
態様4において、二次電池の正極が、スピネル構造またはオリビン構造を有する活性物質である。
これによれば、実施形態で説明したように、二次電池の発煙発火のリスクを小さくすることができる。これにより、二次電池を保護するための制御部を無くすことが可能となり、装置のコストダウンおよび装置の省スペース化を図ることができる。また、二次電池の内部抵抗が低いため、少ない充電電流でも、良好に充電を行うことができ、充電効率を向上させることができる。また、二次電池の温度上昇も抑制できる。
態様1乃至5いずれかにおいて、二次電池の1セルの内部抵抗が60[mΩ・Ah]以下である。
これによれば、実施形態で説明したように、少ない充電電流でも、良好に充電を行うことができ、充電効率を向上させることができる。また、二次電池の温度上昇も抑制できる。
態様1乃至6いずれかにおいて、二次電池を複数備え、接続する二次電池の数、および、複数の二次電池間の接続を変更可能に構成した。
これによれば、図11を用いて説明したように、発電機11の発電と二次電池に流れる充電電流とをコントロールすることができる。
態様1乃至7いずれかにおいて、回転体が、水車100であり、発電機が交流発電機であり、交流発電機からの交流を直流に変換する整流器を備える。
これによれば、水流が変動して、水車の回転数が変動しても、発電機の発電電圧を一定に保つことができ、安定的に自然エネルギーから電力を回収することができる。
態様1乃至7いずれかにおいて、前記回転体が、水車であり、発電機が直流発電機である。
これによれば、水流が変動して、水車の回転数が変動しても、発電機の発電電圧を一定に保つことができ、安定的に自然エネルギーから電力を回収することができる。
11 :発電機
20 :二次電池
21 :充電制御部
23 :スイッチ
24 :公称電池電圧
30 :整流器
31 :交流変換器
32 :発電制御部
33 :開閉器
50 :負荷
100 :水車
201 :水車発電部
202 :バルブ
204 :配管
Claims (7)
- 回転体と、
前記回転体の回転力を電力に変換する発電機とを備え、
前記発電機により発電した電力を二次電池に蓄電する蓄電システムにおいて、
前記二次電池は、前記発電機に並列、且つ常時接続され、前記二次電池の電池電圧を前記発電機の電機子に印加して回転数を制御することを特徴とする蓄電システム。 - 請求項1に記載の蓄電システムにおいて、
前記二次電池が、リチウムイオン電池であることを特徴とする蓄電システム。 - 請求項2に記載の蓄電システムにおいて、
前記二次電池の正極が、スピネル構造またはオリビン構造を有する活性物質であることを特徴とする蓄電システム。 - 請求項1乃至3いずれか一項に記載の蓄電システムにおいて、
前記二次電池の1セルの内部抵抗が60[mΩ・Ah]以下であることを特徴とする蓄電システム。 - 請求項1乃至4いずれか一項に記載の蓄電システムにおいて、
前記二次電池を複数備え、
接続する二次電池の数、および、複数の二次電池間の接続を変更可能に構成したことを特徴とする蓄電システム。 - 請求項1乃至5いずれか一項に記載の蓄電システムにおいて、
前記回転体が、水車であり、
前記発電機が交流発電機であり、
交流発電機からの交流を直流に変換する整流器を備えることを特徴とする蓄電システム。 - 請求項1乃至5いずれか一項に記載の蓄電システムにおいて、
前記回転体が、水車であり、
前記発電機が直流発電機であることを特徴とする蓄電システム。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020133856A JP7326675B2 (ja) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | 蓄電システム |
PCT/JP2021/029307 WO2022030621A1 (ja) | 2020-08-06 | 2021-08-06 | 蓄電システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020133856A JP7326675B2 (ja) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | 蓄電システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022030094A JP2022030094A (ja) | 2022-02-18 |
JP7326675B2 true JP7326675B2 (ja) | 2023-08-16 |
Family
ID=80118166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020133856A Active JP7326675B2 (ja) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | 蓄電システム |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7326675B2 (ja) |
WO (1) | WO2022030621A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2024076089A (ja) * | 2022-11-24 | 2024-06-05 | 株式会社リコー | 蓄電システム、システムおよび蓄電装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130093401A1 (en) | 2011-10-12 | 2013-04-18 | Mechanical Energy Generating Systems, L.L.C. | Systems, Methods, and Apparatus for a Homopolar Generator Charger with Integral Rechargeable Battery |
US20150303738A1 (en) | 2012-11-02 | 2015-10-22 | Sagem Defense Securite | Energizing hydrogenerator |
WO2019240192A1 (ja) | 2018-06-14 | 2019-12-19 | 国立大学法人東北大学 | 太陽光発電・蓄電ユニットおよび太陽光発電・蓄電システム |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6577078B2 (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-18 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | 風力発電装置および風力発電装置の制御方法 |
-
2020
- 2020-08-06 JP JP2020133856A patent/JP7326675B2/ja active Active
-
2021
- 2021-08-06 WO PCT/JP2021/029307 patent/WO2022030621A1/ja active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130093401A1 (en) | 2011-10-12 | 2013-04-18 | Mechanical Energy Generating Systems, L.L.C. | Systems, Methods, and Apparatus for a Homopolar Generator Charger with Integral Rechargeable Battery |
US20150303738A1 (en) | 2012-11-02 | 2015-10-22 | Sagem Defense Securite | Energizing hydrogenerator |
WO2019240192A1 (ja) | 2018-06-14 | 2019-12-19 | 国立大学法人東北大学 | 太陽光発電・蓄電ユニットおよび太陽光発電・蓄電システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022030094A (ja) | 2022-02-18 |
WO2022030621A1 (ja) | 2022-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8808886B2 (en) | Battery management system and method thereof, and power storage apparatus using the same | |
US20110210701A1 (en) | Battery system | |
JP6178328B2 (ja) | 電気化学セルを含むdc電圧源 | |
EP3342021B1 (en) | High efficiency high voltage battery pack for onsite power generation systems | |
JP5526043B2 (ja) | 直流給電システム | |
US20120086404A1 (en) | Apparatus and method of controlling high current and power storage apparatus using the same | |
JP2017112765A (ja) | 車載蓄電池の充電制御方法 | |
CA3058808C (en) | High efficiency electric power generation and charging system | |
Hussein et al. | Design considerations and performance evaluation of outdoor PV battery chargers | |
JP6614010B2 (ja) | 蓄電池システム | |
JP7326675B2 (ja) | 蓄電システム | |
US10547179B2 (en) | High efficiency electric power generation and charging system | |
US10862310B2 (en) | Hybrid power generation system using generator with variable mechanical coupling and methods of operating the same | |
JP3378293B2 (ja) | 機器システム | |
Barote et al. | Energy storage for a stand-alone wind energy conversion system | |
Leuchter et al. | An interface converter of hybrid power sources with supercapacitors | |
KR101476337B1 (ko) | 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법 | |
JP2024076089A (ja) | 蓄電システム、システムおよび蓄電装置 | |
JP2021023005A (ja) | 電力変換装置及び発電システム | |
Kavitha et al. | A review on charge control techniques for batteries in electric vehicles | |
US11784492B2 (en) | Power supply system | |
CN109344357B (zh) | 电动船的混合主电源容量计算方法 | |
Dufo-López et al. | Effect of the MPPT and SOC control of the charge controller in PV systems | |
Haruni et al. | A novel power management control strategy for a renewable stand-alone power system | |
Youssef et al. | Low-cost stand-alone wind system with battery storage using doubly-fed induction generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211210 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20211210 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211217 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220215 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220325 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220627 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20220627 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20220627 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20220714 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20220715 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20220819 |
|
C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211 Effective date: 20220826 |
|
C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20230224 |
|
C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20230303 |
|
C23 | Notice of termination of proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23 Effective date: 20230331 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20230612 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20230712 |
|
R155 | Notification before disposition of declining of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R155 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230712 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20230713 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7326675 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |