JPH1127874A - 二次電池を用いる電力貯蔵システム - Google Patents
二次電池を用いる電力貯蔵システムInfo
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- JPH1127874A JPH1127874A JP9179639A JP17963997A JPH1127874A JP H1127874 A JPH1127874 A JP H1127874A JP 9179639 A JP9179639 A JP 9179639A JP 17963997 A JP17963997 A JP 17963997A JP H1127874 A JPH1127874 A JP H1127874A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 最大出力で充放電できるように、電池の電
流，電圧に応じて充放電限界を検出し、充放電電流を制
御する手段を持つ電力貯蔵システムを提供する。 【解決手段】 制御装置１３は、電力制御部３２と電流
制御部３１とパルス発生部３４と系統安定化制御部３３
とを含み、指定した充放電電力となるようにまたは系統
動揺を抑制するように、二次電池１１の充放電電流を制
御する。充電限界検出手段４１は、電池電流および各時
点の内部抵抗による電圧上昇分に所定のマージンを加え
た電圧値と実際の電池電圧とを比べ、実際の電池電圧が
大きい場合は充電限界に達したと判定し、電流指令値リ
ミッタ４４の下限値を現状の電流値に設定する。放電限
界検出手段４２は、電池電流と電池電力とが増えている
かを調べ、電流が増えても電力が増加えていない場合に
放電限界と判定し、電流指令値リミッタ４４の上限値を
現状の電流値に設定する。系統制御の効果が高まる。
流，電圧に応じて充放電限界を検出し、充放電電流を制
御する手段を持つ電力貯蔵システムを提供する。 【解決手段】 制御装置１３は、電力制御部３２と電流
制御部３１とパルス発生部３４と系統安定化制御部３３
とを含み、指定した充放電電力となるようにまたは系統
動揺を抑制するように、二次電池１１の充放電電流を制
御する。充電限界検出手段４１は、電池電流および各時
点の内部抵抗による電圧上昇分に所定のマージンを加え
た電圧値と実際の電池電圧とを比べ、実際の電池電圧が
大きい場合は充電限界に達したと判定し、電流指令値リ
ミッタ４４の下限値を現状の電流値に設定する。放電限
界検出手段４２は、電池電流と電池電力とが増えている
かを調べ、電流が増えても電力が増加えていない場合に
放電限界と判定し、電流指令値リミッタ４４の上限値を
現状の電流値に設定する。系統制御の効果が高まる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池を用いる
電力貯蔵システムに係り、特に、系統安定化制御などの
目的で二次電池の過負荷領域を最大限に利用する場合に
好適な二次電池の充放電制御装置に関する。
電力貯蔵システムに係り、特に、系統安定化制御などの
目的で二次電池の過負荷領域を最大限に利用する場合に
好適な二次電池の充放電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ナトリウム−硫黄電池(ＮａＳ電池)など
の二次電池を電力貯蔵システムの電力系統内に設置し、
負荷の平準化(一日の需要変化の平準化)，系統周波数の
変動の抑制，系統事故時の系統安定化制御などの多目的
に用いる技術としては、例えば特開平9−65588号公報に
記載の方式がある。
の二次電池を電力貯蔵システムの電力系統内に設置し、
負荷の平準化(一日の需要変化の平準化)，系統周波数の
変動の抑制，系統事故時の系統安定化制御などの多目的
に用いる技術としては、例えば特開平9−65588号公報に
記載の方式がある。
【０００３】この方式においては、電力系統の状態や電
力貯蔵の状態に応じて、充放電指令の上下限値を設定す
る。系統が平常状態の場合は、充放電の効率を重視し、
定格内の運転となるように、上下限値を設定する。系統
事故が発生した場合は、電力貯蔵の限界出力まで用いる
ように、蓄電量を考慮しながら、上下限値を広げる。こ
の方式によれば、緊急時の系統制御の効果が高められ
る。
力貯蔵の状態に応じて、充放電指令の上下限値を設定す
る。系統が平常状態の場合は、充放電の効率を重視し、
定格内の運転となるように、上下限値を設定する。系統
事故が発生した場合は、電力貯蔵の限界出力まで用いる
ように、蓄電量を考慮しながら、上下限値を広げる。こ
の方式によれば、緊急時の系統制御の効果が高められ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平9−65588号
公報の方式においては、電力貯蔵の限界出力をどのよう
な値に設定すべきかについて、具体的な検討がなされて
いなかった。ＮａＳ電池などの二次電池においては、充
電時や放電時に電池特有の限界点が存在するために、そ
れらを考慮した値を設定する必要がある。
公報の方式においては、電力貯蔵の限界出力をどのよう
な値に設定すべきかについて、具体的な検討がなされて
いなかった。ＮａＳ電池などの二次電池においては、充
電時や放電時に電池特有の限界点が存在するために、そ
れらを考慮した値を設定する必要がある。
【０００５】二次電池を充電する際には、充電の末期に
電池電圧が上昇するので、所定の上限電圧を越えたら充
電を停止するか、いわゆる細流充電するように保護する
方式が一般的である。この種のフローティング充電に関
する従来技術としては、特開昭55−58737号公報，特開
昭57−16539号公報，特公表59−500596号公報，特開昭6
1−136931号公報，特開平5−137272号公報などに記載さ
れたものがある。
電池電圧が上昇するので、所定の上限電圧を越えたら充
電を停止するか、いわゆる細流充電するように保護する
方式が一般的である。この種のフローティング充電に関
する従来技術としては、特開昭55−58737号公報，特開
昭57−16539号公報，特公表59−500596号公報，特開昭6
1−136931号公報，特開平5−137272号公報などに記載さ
れたものがある。
【０００６】しかし、前記所定の上限電圧は、定格電流
値での充電を前提に定められているので、本発明の対象
である二次電池の過負荷領域を利用する極短時間の大電
流充電においては、蓄電状態，内部抵抗などが大きく変
わってしまう可能性があり、上記定格電流値での方式
は、過負荷領域を最大限に利用する充電には対応できな
かった。
値での充電を前提に定められているので、本発明の対象
である二次電池の過負荷領域を利用する極短時間の大電
流充電においては、蓄電状態，内部抵抗などが大きく変
わってしまう可能性があり、上記定格電流値での方式
は、過負荷領域を最大限に利用する充電には対応できな
かった。
【０００７】一方、二次電池の放電の際には、二次電池
に内部抵抗があるため、放電電流を大きくしていくと、
電池電圧が低下する。しかも、ある放電電流を越える
と、電流を増やしても電力は増えず、逆に減少するよう
になる。そのような場合には、最大電力点を検出し、そ
れ以上は電流を増やさないように制限する必要がある。
に内部抵抗があるため、放電電流を大きくしていくと、
電池電圧が低下する。しかも、ある放電電流を越える
と、電流を増やしても電力は増えず、逆に減少するよう
になる。そのような場合には、最大電力点を検出し、そ
れ以上は電流を増やさないように制限する必要がある。
【０００８】本発明の目的は、特に系統安定化制御など
の目的で二次電池の過負荷出力領域を用いる場合に、二
次電池の充電限界や放電限界を検出して適切に保護し、
最大出力で充放電できる二次電池を用いる電力貯蔵シス
テムを提供することである。
の目的で二次電池の過負荷出力領域を用いる場合に、二
次電池の充電限界や放電限界を検出して適切に保護し、
最大出力で充放電できる二次電池を用いる電力貯蔵シス
テムを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、電力を貯蔵する二次電池と、電力系統
および二次電池の間に配置され二次電池の充電または放
電時に電力を変換する電力変換器と、電池の電流を検出
する手段と、電池の電圧を検出する手段と、電力変換器
の変換動作を制御する制御装置とを含み、電力系統の負
荷平準化，周波数制御，系統安定化制御に二次電池を用
いる電力貯蔵システムにおいて、制御装置が、二次電池
の充電限界を検出する手段を備え、充電限界検出手段
が、所定時間毎に検出された電池電流と二次電池の内部
抵抗値とに基づいて電圧上昇値を算出し、電池起電力お
よび算出された電圧上昇値の和に所定のマージン電圧を
加えた値と電池電圧検出値とを比較し、電池電圧検出値
の方が大きい場合に充電指令を制限する手段である二次
電池を用いる電力貯蔵システムを提案する。
達成するために、電力を貯蔵する二次電池と、電力系統
および二次電池の間に配置され二次電池の充電または放
電時に電力を変換する電力変換器と、電池の電流を検出
する手段と、電池の電圧を検出する手段と、電力変換器
の変換動作を制御する制御装置とを含み、電力系統の負
荷平準化，周波数制御，系統安定化制御に二次電池を用
いる電力貯蔵システムにおいて、制御装置が、二次電池
の充電限界を検出する手段を備え、充電限界検出手段
が、所定時間毎に検出された電池電流と二次電池の内部
抵抗値とに基づいて電圧上昇値を算出し、電池起電力お
よび算出された電圧上昇値の和に所定のマージン電圧を
加えた値と電池電圧検出値とを比較し、電池電圧検出値
の方が大きい場合に充電指令を制限する手段である二次
電池を用いる電力貯蔵システムを提案する。
【００１０】制御装置が、所定時間毎に検出された電池
電流と電池電圧とに基づいて二次電池の内部抵抗値を算
出する内部抵抗算出手段を備え、充電限界検出手段が、
電圧上昇値の算出の際に内部抵抗算出手段が算出した内
部抵抗値を用いる手段であることが望ましい。
電流と電池電圧とに基づいて二次電池の内部抵抗値を算
出する内部抵抗算出手段を備え、充電限界検出手段が、
電圧上昇値の算出の際に内部抵抗算出手段が算出した内
部抵抗値を用いる手段であることが望ましい。
【００１１】本発明は、また、上記目的を達成するため
に、電力を貯蔵する二次電池と、電力系統および二次電
池の間に配置され二次電池の充電または放電時に電力を
変換する電力変換器と、電池の電流を検出する手段と、
電池の電圧を検出する手段と、電力変換器の変換動作を
制御する制御装置とを含み、電力系統の負荷平準化，周
波数制御，系統安定化制御に二次電池を用いる電力貯蔵
システムにおいて、制御装置が、二次電池の放電限界を
検出する手段を備え、放電限界検出手段が、所定時間毎
に検出された電池電流と電池電圧とから電池電力を算出
し、電池電流および電池電力が増えたかどうかを判定
し、電池電流が増えても電池電力が増えない場合に放電
指令を制限する手段である二次電池を用いる電力貯蔵シ
ステムを提案する。
に、電力を貯蔵する二次電池と、電力系統および二次電
池の間に配置され二次電池の充電または放電時に電力を
変換する電力変換器と、電池の電流を検出する手段と、
電池の電圧を検出する手段と、電力変換器の変換動作を
制御する制御装置とを含み、電力系統の負荷平準化，周
波数制御，系統安定化制御に二次電池を用いる電力貯蔵
システムにおいて、制御装置が、二次電池の放電限界を
検出する手段を備え、放電限界検出手段が、所定時間毎
に検出された電池電流と電池電圧とから電池電力を算出
し、電池電流および電池電力が増えたかどうかを判定
し、電池電流が増えても電池電力が増えない場合に放電
指令を制限する手段である二次電池を用いる電力貯蔵シ
ステムを提案する。
【００１２】本発明は、さらに、上記目的を達成するた
めに、電力を貯蔵する二次電池と、電力系統および二次
電池の間に配置され二次電池の充電または放電時に電力
を変換する電力変換器と、電池の電流を検出する手段
と、電池の電圧を検出する手段と、電力変換器の変換動
作を制御する制御装置とを含み、電力系統の負荷平準
化，周波数制御，系統安定化制御に二次電池を用いる電
力貯蔵システムにおいて、制御装置が、二次電池の充電
限界を検出する手段と、二次電池の放電限界を検出する
手段と、所定時間毎に検出された電池電流と電池電圧と
に基づいて二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算
出手段とを備え、充電限界検出手段が、所定時間毎に検
出された電池電流と内部抵抗算出手段が算出した内部抵
抗値とに基づいて電圧上昇値を算出し、電池起電力およ
び算出された電圧上昇値の和に所定のマージン電圧を加
えた値と電池電圧検出値とを比較し、電池電圧検出値の
方が大きい場合に充電指令を制限する手段であり、放電
限界検出手段が、所定時間毎に検出された電池電流と電
池電圧とから電池電力を算出し、電池電流および電池電
力が増えたかどうかを判定し、電池電流が増えても電池
電力が増えない場合に放電指令を制限する手段である二
次電池を用いる電力貯蔵システムを提案する。
めに、電力を貯蔵する二次電池と、電力系統および二次
電池の間に配置され二次電池の充電または放電時に電力
を変換する電力変換器と、電池の電流を検出する手段
と、電池の電圧を検出する手段と、電力変換器の変換動
作を制御する制御装置とを含み、電力系統の負荷平準
化，周波数制御，系統安定化制御に二次電池を用いる電
力貯蔵システムにおいて、制御装置が、二次電池の充電
限界を検出する手段と、二次電池の放電限界を検出する
手段と、所定時間毎に検出された電池電流と電池電圧と
に基づいて二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算
出手段とを備え、充電限界検出手段が、所定時間毎に検
出された電池電流と内部抵抗算出手段が算出した内部抵
抗値とに基づいて電圧上昇値を算出し、電池起電力およ
び算出された電圧上昇値の和に所定のマージン電圧を加
えた値と電池電圧検出値とを比較し、電池電圧検出値の
方が大きい場合に充電指令を制限する手段であり、放電
限界検出手段が、所定時間毎に検出された電池電流と電
池電圧とから電池電力を算出し、電池電流および電池電
力が増えたかどうかを判定し、電池電流が増えても電池
電力が増えない場合に放電指令を制限する手段である二
次電池を用いる電力貯蔵システムを提案する。
【００１３】本発明において、電池充電時には、各時点
に計測された電池電流と電池内部抵抗値とから電圧上昇
値を算出し、電池起電力と電圧上昇値との和に所定のマ
ージン電圧を加えた値と実際の電池電圧検出値とを比較
し、電池電圧検出値の方が大きくなった場合に、充電指
令を制限する充電限界検出手段を設けた。
に計測された電池電流と電池内部抵抗値とから電圧上昇
値を算出し、電池起電力と電圧上昇値との和に所定のマ
ージン電圧を加えた値と実際の電池電圧検出値とを比較
し、電池電圧検出値の方が大きくなった場合に、充電指
令を制限する充電限界検出手段を設けた。
【００１４】電池電流と電池電圧とから、各時点の電池
内部抵抗値をリアルタイムに算定する内部抵抗算出手段
を設けた。
内部抵抗値をリアルタイムに算定する内部抵抗算出手段
を設けた。
【００１５】電池放電時には、電池電流と電池電圧とか
ら電池電力を算出し、電池電流および電池電力が増えた
かを判定し、電池電流が増えているのに電池電力が増え
ていない場合には、放電限界と判定し、放電指令を制限
する放電限界検出手段を設けた。
ら電池電力を算出し、電池電流および電池電力が増えた
かを判定し、電池電流が増えているのに電池電力が増え
ていない場合には、放電限界と判定し、放電指令を制限
する放電限界検出手段を設けた。
【００１６】その結果、充電時には過充電による二次電
池の破壊を防止でき、放電時には最大電力を越えて電流
を増加させることがなく、二次電池の充放電能力を最大
限に活かした制御が可能となり、系統安定化の効果をよ
り高められる。
池の破壊を防止でき、放電時には最大電力を越えて電流
を増加させることがなく、二次電池の充放電能力を最大
限に活かした制御が可能となり、系統安定化の効果をよ
り高められる。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、図１〜図９を参照して、本
発明による二次電池を用いる電力貯蔵システムの実施例
を説明する。
発明による二次電池を用いる電力貯蔵システムの実施例
を説明する。
【００１８】図１は、二次電池としてＮａＳ電池を用い
た本発明による電力貯蔵システムの一実施例の系統構成
を示すブロック図である。本実施例の電力貯蔵システム
は、二次電池モジュール１１と、電力変換器１２と、制
御装置１３とを含み、電力変換用変圧器１４を介して、
電力系統に接続されている。
た本発明による電力貯蔵システムの一実施例の系統構成
を示すブロック図である。本実施例の電力貯蔵システム
は、二次電池モジュール１１と、電力変換器１２と、制
御装置１３とを含み、電力変換用変圧器１４を介して、
電力系統に接続されている。
【００１９】二次電池モジュール１１は、直列および／
または並列に相互接続された多数のＮａＳ電池からな
る。電力変換器１２は、ＩＧＢＴ，ダイオードなどの半
導体素子を用いて構成され、直流電力を交流電力に変換
し、または、交流電力を直流電力に変換する。制御装置
１３は、所定の充電電力または放電電力とするための制
御信号を作成し、または、系統事故時に系統を安定化す
るための制御信号を作成し、電力変換器１２に出力す
る。
または並列に相互接続された多数のＮａＳ電池からな
る。電力変換器１２は、ＩＧＢＴ，ダイオードなどの半
導体素子を用いて構成され、直流電力を交流電力に変換
し、または、交流電力を直流電力に変換する。制御装置
１３は、所定の充電電力または放電電力とするための制
御信号を作成し、または、系統事故時に系統を安定化す
るための制御信号を作成し、電力変換器１２に出力す
る。
【００２０】制御装置１３は、主に、電力制御部３２
と、電流制御部３１と、パルス発生部３４と、系統安定
化制御部３３とからなる。
と、電流制御部３１と、パルス発生部３４と、系統安定
化制御部３３とからなる。
【００２１】図２は、電力制御部(ＡＰＲ：Automatic P
ower Regulator)３２の構成の一例を示すブロック図で
ある。電圧算出部２６は、交流電圧検出手段２１の出力
からｄ軸電圧検出値Ｖd1とｑ軸電圧検出値Ｖq1とを算出
する。電流算出部２７は、交流電流検出手段２２の出力
を用いて、ｄ軸電流検出値Ｉd1とｑ軸電流検出値Ｉq1と
を算出する。電力算出部２８は、電圧算出部２６と電流
算出部２７との出力に基づいて、電力検出値Ｐ1を算出
する。電力制御部３２(ＡＰＲ)は、充放電電力の指令値
と実際の充放電電力の検出値とを比較し、その差が無く
なるように、電力変換器１２への電流指令値を作成す
る。より具体的には、充放電電力の指令値Ｐ0と電力検
出値Ｐ1との差を求め、オフセット分を除去するために
比例積分し、ｄ軸電流指令値Ｉd0を作成する。
ower Regulator)３２の構成の一例を示すブロック図で
ある。電圧算出部２６は、交流電圧検出手段２１の出力
からｄ軸電圧検出値Ｖd1とｑ軸電圧検出値Ｖq1とを算出
する。電流算出部２７は、交流電流検出手段２２の出力
を用いて、ｄ軸電流検出値Ｉd1とｑ軸電流検出値Ｉq1と
を算出する。電力算出部２８は、電圧算出部２６と電流
算出部２７との出力に基づいて、電力検出値Ｐ1を算出
する。電力制御部３２(ＡＰＲ)は、充放電電力の指令値
と実際の充放電電力の検出値とを比較し、その差が無く
なるように、電力変換器１２への電流指令値を作成す
る。より具体的には、充放電電力の指令値Ｐ0と電力検
出値Ｐ1との差を求め、オフセット分を除去するために
比例積分し、ｄ軸電流指令値Ｉd0を作成する。
【００２２】図３は、電流制御部(ＡＣＲ：Automatic C
urrent Regulator)３１の構成の一例を示すブロック図
である。電流制御部３１(ＡＣＲ)は、電力制御部３２が
出力した電流指令値と電流算出部２７が出力した実際の
電流検出値とを比較し、その差が無くなるように、電力
変換器１２への出力電圧指令値を作成する。
urrent Regulator)３１の構成の一例を示すブロック図
である。電流制御部３１(ＡＣＲ)は、電力制御部３２が
出力した電流指令値と電流算出部２７が出力した実際の
電流検出値とを比較し、その差が無くなるように、電力
変換器１２への出力電圧指令値を作成する。
【００２３】具体的には、図３に示すように、ｄ軸電流
指令値Ｉd0とｄ軸電流検出値Ｉd1との差をとり、比例積
分し、ｑ軸電流検出値Ｉq1からの非干渉項を加え、フィ
ードフォワード項としてｄ軸電圧検出値Ｖd1を加えて、
ｄ軸電圧指令値Ｖdhとする。ｑ軸電圧指令値Ｖqhについ
ても、ｄ軸と同様に作成する。ただし、この実施例で
は、無効電力制御をしていないために、ｑ軸電流指令値
Ｉq0は０である。
指令値Ｉd0とｄ軸電流検出値Ｉd1との差をとり、比例積
分し、ｑ軸電流検出値Ｉq1からの非干渉項を加え、フィ
ードフォワード項としてｄ軸電圧検出値Ｖd1を加えて、
ｄ軸電圧指令値Ｖdhとする。ｑ軸電圧指令値Ｖqhについ
ても、ｄ軸と同様に作成する。ただし、この実施例で
は、無効電力制御をしていないために、ｑ軸電流指令値
Ｉq0は０である。
【００２４】パルス発生部３４は、ｄ軸電圧指令値Ｖdh
とｑ軸電圧指令値Ｖqhとを三相の電圧指令値に変換し、
電力変換器１２へのＰＷＭ(Pulse Width Modulation)ゲ
ートパルス信号を作成する。
とｑ軸電圧指令値Ｖqhとを三相の電圧指令値に変換し、
電力変換器１２へのＰＷＭ(Pulse Width Modulation)ゲ
ートパルス信号を作成する。
【００２５】図４は、系統安定化制御部３３の構成の一
例を示すブロック図である。系統安定化制御部３３は、
事故等により発生した系統動揺を抑制するように、充放
電指令を作成する。より具体的には、周波数算出部２５
は、交流電圧検出手段２１の出力をもとに、系統周波数
検出値ｆを算出する。系統安定化制御部３３は、この系
統周波数検出値ｆを入力信号とし、ローパスフィルタで
高周波をカットし、リセットフィルタで低周波をカット
し、位相補償およびゲイン補償をして、制御指令を出力
する。制御指令は、充放電指令値と足し合わされる。
例を示すブロック図である。系統安定化制御部３３は、
事故等により発生した系統動揺を抑制するように、充放
電指令を作成する。より具体的には、周波数算出部２５
は、交流電圧検出手段２１の出力をもとに、系統周波数
検出値ｆを算出する。系統安定化制御部３３は、この系
統周波数検出値ｆを入力信号とし、ローパスフィルタで
高周波をカットし、リセットフィルタで低周波をカット
し、位相補償およびゲイン補償をして、制御指令を出力
する。制御指令は、充放電指令値と足し合わされる。
【００２６】図５は、図４の系統安定化制御部３３の動
作の一例を示すタイムチャートである。上段は、系統事
故によって発生した周波数の変動を示し、下段は、それ
に対処するための電力貯蔵システムの二次電池モジュー
ル１１の充放電出力を示している。図５において、電池
電力は、放電側を正としており、周波数が基準値よりも
大きいときに充電し、小さいときに放電するように制御
する。その際に、電池電力の変化が大きいほど、系統制
御の効果が大きくなるため、二次電池モジュール１１の
充放電電力をできるだけ大きくすることが望ましい。定
常運転時には、二次電池の充放電効率が優先されるた
め、電池定格内での充放電になるが、系統事故時には、
電力変換器１２の容量の範囲内すなわちこの例では±４
０００ｋＷの範囲内で、最大限の充放電を実行する。
作の一例を示すタイムチャートである。上段は、系統事
故によって発生した周波数の変動を示し、下段は、それ
に対処するための電力貯蔵システムの二次電池モジュー
ル１１の充放電出力を示している。図５において、電池
電力は、放電側を正としており、周波数が基準値よりも
大きいときに充電し、小さいときに放電するように制御
する。その際に、電池電力の変化が大きいほど、系統制
御の効果が大きくなるため、二次電池モジュール１１の
充放電電力をできるだけ大きくすることが望ましい。定
常運転時には、二次電池の充放電効率が優先されるた
め、電池定格内での充放電になるが、系統事故時には、
電力変換器１２の容量の範囲内すなわちこの例では±４
０００ｋＷの範囲内で、最大限の充放電を実行する。
【００２７】ただし、二次電池の充電限界や放電限界に
ついて配慮し、それらの限界を超えないように、電流指
令のリミッタ４４を設定する必要がある。次に、そのた
めの充電限界検出手段４１および放電限界検出手段４２
の動作を説明する。
ついて配慮し、それらの限界を超えないように、電流指
令のリミッタ４４を設定する必要がある。次に、そのた
めの充電限界検出手段４１および放電限界検出手段４２
の動作を説明する。
【００２８】図６は、充電限界検出手段４１の検出手順
の一例を示すフローチャートである。充電限界検出手段
４１は、電池電圧検出手段２３および電池電流検出手段
２４の出力を用いて、図６の検出手順に従い、充電限界
を検出し、ｄ軸電流指令値の下限Ｉdminを設定する。
の一例を示すフローチャートである。充電限界検出手段
４１は、電池電圧検出手段２３および電池電流検出手段
２４の出力を用いて、図６の検出手順に従い、充電限界
を検出し、ｄ軸電流指令値の下限Ｉdminを設定する。
【００２９】ステップ１０１：まず、電池電流Ｉdcの正
負により、充電中であるか放電中であるかを調べる。な
お、電池電流は、放電側を正と定義し、充電側を負と定
義する。 ステップ１０２：充電中でなければ、Ｉdminを変換器容
量で決まる下限値Ｉd1とする。 ステップ１０３：充電中の場合は、電池電圧Ｖdcが数式
(１)で定義される上限電圧Ｖthよりも大きいかどうかを
判定する。 Ｖth ＝ Ｅ0 Ｎs＋Ｉdcｒ0Ｎs＋α (１) ただし、Ｅ0は二次電池起電力，ｒ0は二次電池内部抵
抗，Ｎsは二次電池の直列数，αはマージン電圧であ
る。 ステップ１０４：Ｖdcの方がＶthよりも大きければ、Ｉ
dminをｄ軸電流検出値Ｉd1に設定し、充電電流をそれ以
上は増加させないようにする。
負により、充電中であるか放電中であるかを調べる。な
お、電池電流は、放電側を正と定義し、充電側を負と定
義する。 ステップ１０２：充電中でなければ、Ｉdminを変換器容
量で決まる下限値Ｉd1とする。 ステップ１０３：充電中の場合は、電池電圧Ｖdcが数式
(１)で定義される上限電圧Ｖthよりも大きいかどうかを
判定する。 Ｖth ＝ Ｅ0 Ｎs＋Ｉdcｒ0Ｎs＋α (１) ただし、Ｅ0は二次電池起電力，ｒ0は二次電池内部抵
抗，Ｎsは二次電池の直列数，αはマージン電圧であ
る。 ステップ１０４：Ｖdcの方がＶthよりも大きければ、Ｉ
dminをｄ軸電流検出値Ｉd1に設定し、充電電流をそれ以
上は増加させないようにする。
【００３０】従来技術でも、このように電池電圧の上昇
に基づいて過充電保護の対策を施していたが、数式(１)
の右辺の第２項が、定格充電を想定した一定値であった
ために、過負荷運転には対応できなかった。
に基づいて過充電保護の対策を施していたが、数式(１)
の右辺の第２項が、定格充電を想定した一定値であった
ために、過負荷運転には対応できなかった。
【００３１】それに対して、本実施例のように、電池電
流，電池電圧，内部抵抗をリアルタイムで計測し、実際
の内部抵抗による電圧上昇分も考慮して充放電の限界点
を判定すると、過負荷運転時の過充電保護が可能とな
る。
流，電池電圧，内部抵抗をリアルタイムで計測し、実際
の内部抵抗による電圧上昇分も考慮して充放電の限界点
を判定すると、過負荷運転時の過充電保護が可能とな
る。
【００３２】なお、電池電圧の計測は、二次電池モジュ
ール１１全体で一つとは限らない。電池電圧が高い場合
は、何点かに分けて電圧を検出する場合がある。その場
合には、各検出電圧ごとに数式(１)を判定し、どれかの
電圧検出値が限界点に達すれば、制限するように制御す
ることもできる。
ール１１全体で一つとは限らない。電池電圧が高い場合
は、何点かに分けて電圧を検出する場合がある。その場
合には、各検出電圧ごとに数式(１)を判定し、どれかの
電圧検出値が限界点に達すれば、制限するように制御す
ることもできる。
【００３３】図７は、放電電流に対する電池電圧および
放電電力の関係の一例を示すグラフである。次に、放電
限界検出手段４２について説明する。図７に示すよう
に、放電電流が大きくなるに従って、内部抵抗による電
圧低下が大きくなり、放電電力は、ある限界点を超える
と、逆に減少するようになる。そこで、電池電流が増加
しているかと、電池電力が増加しているかとを調べて、
限界点を超えていないかどうかを判定し、電流指令のリ
ミッタ４４を設定する。
放電電力の関係の一例を示すグラフである。次に、放電
限界検出手段４２について説明する。図７に示すよう
に、放電電流が大きくなるに従って、内部抵抗による電
圧低下が大きくなり、放電電力は、ある限界点を超える
と、逆に減少するようになる。そこで、電池電流が増加
しているかと、電池電力が増加しているかとを調べて、
限界点を超えていないかどうかを判定し、電流指令のリ
ミッタ４４を設定する。
【００３４】図８は、内部抵抗算出手段の構成の一例を
示すブロック図である。まず、電池電圧検出手段２３の
出力Ｖdciおよび電池電流検出手段２４の出力Ｉdciをそ
れぞれローパスフィルタに通し、電池電流Ｉdcと電池電
圧Ｖdcとを求め、それらの積から電池電力Ｐdcを求め
る。
示すブロック図である。まず、電池電圧検出手段２３の
出力Ｖdciおよび電池電流検出手段２４の出力Ｉdciをそ
れぞれローパスフィルタに通し、電池電流Ｉdcと電池電
圧Ｖdcとを求め、それらの積から電池電力Ｐdcを求め
る。
【００３５】図９は、放電限界検出手段の検出手順の一
例を示すフローチャートである。図８の電池電流Ｉdcお
よび電池電力Ｐdcを例えば１０ｍｓ程度の遅延素子に通
した値ＩdcxおよびＰdcxを求め、図９の検出手順に従
い、放電限界を検出する。
例を示すフローチャートである。図８の電池電流Ｉdcお
よび電池電力Ｐdcを例えば１０ｍｓ程度の遅延素子に通
した値ＩdcxおよびＰdcxを求め、図９の検出手順に従
い、放電限界を検出する。
【００３６】ステップ１１１：まず、電池電流Ｉdcが正
かどうかにより放電中であるかを調べる。 ステップ１１２：放電中でなければ、Ｉdmaxを変換器の
容量で決まる上限値Ｉdhとする。 ステップ１１３：放電中の場合は、電池電流Ｉdcと過去
の値Ｉdcxとを比較して、電流が増加中かどうかを調べ
る。 ステップ１１４：電流が増加中ならば、電池電力Ｐdcが
過去の値Ｐdcxよりも大きいかどうかを調べる。 ステップ１１５：電池電力が増加していなければ、放電
限界点を超えたと判断し、すなわち、図７の最大点を過
ぎたと判断し、Ｉdmaxをｄ軸電流検出値Ｉd１に設定し
て、放電電流をそれ以上は増加させないようにする。
かどうかにより放電中であるかを調べる。 ステップ１１２：放電中でなければ、Ｉdmaxを変換器の
容量で決まる上限値Ｉdhとする。 ステップ１１３：放電中の場合は、電池電流Ｉdcと過去
の値Ｉdcxとを比較して、電流が増加中かどうかを調べ
る。 ステップ１１４：電流が増加中ならば、電池電力Ｐdcが
過去の値Ｐdcxよりも大きいかどうかを調べる。 ステップ１１５：電池電力が増加していなければ、放電
限界点を超えたと判断し、すなわち、図７の最大点を過
ぎたと判断し、Ｉdmaxをｄ軸電流検出値Ｉd１に設定し
て、放電電流をそれ以上は増加させないようにする。
【００３７】系統安定化制御時には、上記図５に示すよ
うに、限界付近の充放電を短時間で繰り返す動作となる
ため、既に示したような充放電の限界検出手段を設けれ
ば、二次電池の限界性能までの過負荷領域をフルに用い
た制御が可能となり、系統制御効果を高めることができ
る。
うに、限界付近の充放電を短時間で繰り返す動作となる
ため、既に示したような充放電の限界検出手段を設けれ
ば、二次電池の限界性能までの過負荷領域をフルに用い
た制御が可能となり、系統制御効果を高めることができ
る。
【００３８】充電限界検出手段４１で用いる内部抵抗値
は、従来、基本的には、通常状態で計測した値に基づく
固定値を使えばよいとされてきた。抵抗値のある程度の
変動が予想される場合、小さめの固定値にしておけば、
制御の結果が安全側にかたよると考えられるからであ
る。
は、従来、基本的には、通常状態で計測した値に基づく
固定値を使えばよいとされてきた。抵抗値のある程度の
変動が予想される場合、小さめの固定値にしておけば、
制御の結果が安全側にかたよると考えられるからであ
る。
【００３９】しかし、本発明のように、二次電池の過負
荷領域において、過渡的に最大限の充放電能力を発揮さ
せるには、常に内部抵抗を算出しておく必要がある。内
部抵抗算出手段４２は、例えば所定時間毎に計測した電
池電流と電池電圧とから実際の内部抵抗を算出し、その
内部抵抗値を充電限界検出手段４１に出力する。このよ
うに内部抵抗値を常に計測して更新すると、二次電池の
実態に合わせて最大限の電力で充放電できる。
荷領域において、過渡的に最大限の充放電能力を発揮さ
せるには、常に内部抵抗を算出しておく必要がある。内
部抵抗算出手段４２は、例えば所定時間毎に計測した電
池電流と電池電圧とから実際の内部抵抗を算出し、その
内部抵抗値を充電限界検出手段４１に出力する。このよ
うに内部抵抗値を常に計測して更新すると、二次電池の
実態に合わせて最大限の電力で充放電できる。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、二次電池を用いる電力
貯蔵システムを系統安定化などの目的で使用する場合
に、二次電池の充電限界や放電限界を検出し、二次電池
の最大限の出力で充放電制御ができ、系統安定化効果を
よい一層高められる。
貯蔵システムを系統安定化などの目的で使用する場合
に、二次電池の充電限界や放電限界を検出し、二次電池
の最大限の出力で充放電制御ができ、系統安定化効果を
よい一層高められる。
【図１】二次電池としてＮａＳ電池を用いた本発明によ
る電力貯蔵システムの一実施例の系統構成を示すブロッ
ク図である。
る電力貯蔵システムの一実施例の系統構成を示すブロッ
ク図である。
【図２】電力制御部(ＡＰＲ)の構成の一例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】電流制御部(ＡＣＲ)の構成の一例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図４】系統安定化制御部の構成の一例を示すブロック
図である。
図である。
【図５】図４の系統安定化制御部の動作の一例を示すタ
イムチャートである。
イムチャートである。
【図６】充電限界検出手段の検出手順の一例を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図７】放電電流に対する電池電圧および放電電力の関
係の一例を示すグラフである。
係の一例を示すグラフである。
【図８】内部抵抗算出手段の構成の一例を示すブロック
図である。
図である。
【図９】放電限界検出手段の検出手順の一例を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
１１ 二次電池モジュール １２ 電力変換器 １３ 制御装置 １４ 電力変換用変圧器 ２１ 交流電圧検出手段 ２２ 交流電流検出手段 ２３ 電池電圧検出手段 ２４ 電池電流検出手段 ２５ 周波数算出手段 ２６ 交流電圧算出手段 ２７ 交流電流算出手段 ２８ 交流電力算出手段 ３１ 電流制御部(ＡＣＲ) ３２ 電力制御部(ＡＰＲ) ３３ 系統安定化制御部 ３４ パルス発生部 ４１ 充電限界検出手段 ４２ 放電限界検出手段 ４３ 内部抵抗算出手段 ４４ 電流指令値リミッタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｊ 15/00 Ｈ０２Ｊ 15/00 Ｄ
Claims (4)
- 【請求項１】 電力を貯蔵する二次電池と、電力系統お
よび前記二次電池の間に配置され前記二次電池の充電ま
たは放電時に電力を変換する電力変換器と、前記電池の
電流を検出する手段と、前記電池の電圧を検出する手段
と、前記電力変換器の変換動作を制御する制御装置とを
含み、前記電力系統の負荷平準化，周波数制御，系統安
定化制御に前記二次電池を用いる電力貯蔵システムにお
いて、 前記制御装置が、前記二次電池の充電限界を検出する手
段を備え、 前記充電限界検出手段が、所定時間毎に検出された電池
電流と前記二次電池の内部抵抗値とに基づいて電圧上昇
値を算出し、電池起電力および前記算出された電圧上昇
値の和に所定のマージン電圧を加えた値と電池電圧検出
値とを比較し、電池電圧検出値の方が大きい場合に充電
指令を制限する手段であることを特徴とする二次電池を
用いる電力貯蔵システム。 - 【請求項２】 請求項１に記載の二次電池を用いる電力
貯蔵システムにおいて、 前記制御装置が、所定時間毎に検出された前記電池電流
と電池電圧とに基づいて前記二次電池の内部抵抗値を算
出する内部抵抗算出手段を備え、 前記充電限界検出手段が、前記電圧上昇値の算出の際に
前記内部抵抗算出手段が算出した内部抵抗値を用いる手
段であることを特徴とする二次電池を用いる電力貯蔵シ
ステム。 - 【請求項３】 電力を貯蔵する二次電池と、電力系統お
よび前記二次電池の間に配置され前記二次電池の充電ま
たは放電時に電力を変換する電力変換器と、前記電池の
電流を検出する手段と、前記電池の電圧を検出する手段
と、前記電力変換器の変換動作を制御する制御装置とを
含み、前記電力系統の負荷平準化，周波数制御，系統安
定化制御に前記二次電池を用いる電力貯蔵システムにお
いて、 前記制御装置が、前記二次電池の放電限界を検出する手
段を備え、 前記放電限界検出手段が、所定時間毎に検出された電池
電流と電池電圧とから電池電力を算出し、電池電流およ
び電池電力が増えたかどうかを判定し、電池電流が増え
ても電池電力が増えない場合に放電指令を制限する手段
であることを特徴とする二次電池を用いる電力貯蔵シス
テム。 - 【請求項４】 電力を貯蔵する二次電池と、電力系統お
よび前記二次電池の間に配置され前記二次電池の充電ま
たは放電時に電力を変換する電力変換器と、前記電池の
電流を検出する手段と、前記電池の電圧を検出する手段
と、前記電力変換器の変換動作を制御する制御装置とを
含み、前記電力系統の負荷平準化，周波数制御，系統安
定化制御に前記二次電池を用いる電力貯蔵システムにお
いて、 前記制御装置が、前記二次電池の充電限界を検出する手
段と、前記二次電池の放電限界を検出する手段と、所定
時間毎に検出された前記電池電流と電池電圧とに基づい
て前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算出手
段とを備え、 前記充電限界検出手段が、所定時間毎に検出された電池
電流と前記内部抵抗算出手段が算出した内部抵抗値とに
基づいて電圧上昇値を算出し、電池起電力および前記算
出された電圧上昇値の和に所定のマージン電圧を加えた
値と電池電圧検出値とを比較し、電池電圧検出値の方が
大きい場合に充電指令を制限する手段であり、 前記放電限界検出手段が、所定時間毎に検出された電池
電流と電池電圧とから電池電力を算出し、電池電流およ
び電池電力が増えたかどうかを判定し、電池電流が増え
ても電池電力が増えない場合に放電指令を制限する手段
であることを特徴とする二次電池を用いる電力貯蔵シス
テム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17963997A JP3484621B2 (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 二次電池を用いる電力貯蔵システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17963997A JP3484621B2 (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 二次電池を用いる電力貯蔵システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1127874A true JPH1127874A (ja) | 1999-01-29 |
| JP3484621B2 JP3484621B2 (ja) | 2004-01-06 |
Family
ID=16069294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17963997A Expired - Fee Related JP3484621B2 (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 二次電池を用いる電力貯蔵システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3484621B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001037085A (ja) * | 1999-07-22 | 2001-02-09 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 二次電池を含む電力系統の周波数制御方法及びその装置 |
| JP2008545962A (ja) * | 2005-05-27 | 2008-12-18 | エルジー・ケム・リミテッド | バッテリーの内部抵抗を用いた最大出力推定方法及び装置 |
| JP2011019380A (ja) * | 2008-11-25 | 2011-01-27 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 電力系統の周波数安定化システム |
| CN102237689A (zh) * | 2010-05-03 | 2011-11-09 | 西门子公司 | 在电池和电网之间交换电能的电力交换系统和方法及应用 |
| JP2012125019A (ja) * | 2010-12-07 | 2012-06-28 | Tohoku Electric Power Co Inc | 電力系統安定化装置 |
| US8598738B2 (en) | 2008-03-31 | 2013-12-03 | Meidensha Corporation | Power assist device |
| JP2014150610A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 直流電源装置、蓄電池の充電方法及び直流電源装置の監視制御装置 |
| CN105158701A (zh) * | 2015-10-10 | 2015-12-16 | 穆良柱 | 二次电池检测系统以及电流平衡式控制方法 |
-
1997
- 1997-07-04 JP JP17963997A patent/JP3484621B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001037085A (ja) * | 1999-07-22 | 2001-02-09 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 二次電池を含む電力系統の周波数制御方法及びその装置 |
| JP2008545962A (ja) * | 2005-05-27 | 2008-12-18 | エルジー・ケム・リミテッド | バッテリーの内部抵抗を用いた最大出力推定方法及び装置 |
| US9696382B2 (en) | 2005-05-27 | 2017-07-04 | Lg Chem, Ltd. | Method and apparatus for estimating maximum power of battery by using internal resistance of the battery |
| US8598738B2 (en) | 2008-03-31 | 2013-12-03 | Meidensha Corporation | Power assist device |
| JP2011019380A (ja) * | 2008-11-25 | 2011-01-27 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 電力系統の周波数安定化システム |
| CN102237689A (zh) * | 2010-05-03 | 2011-11-09 | 西门子公司 | 在电池和电网之间交换电能的电力交换系统和方法及应用 |
| JP2011239670A (ja) * | 2010-05-03 | 2011-11-24 | Siemens Aktiengesellschaft | バッテリと電力網との間で電気エネルギーを交換するための電力交換システム、バッテリと電力網との間で電気エネルギーを交換する方法、および、電力交換システムの適用 |
| JP2012125019A (ja) * | 2010-12-07 | 2012-06-28 | Tohoku Electric Power Co Inc | 電力系統安定化装置 |
| JP2014150610A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 直流電源装置、蓄電池の充電方法及び直流電源装置の監視制御装置 |
| CN105158701A (zh) * | 2015-10-10 | 2015-12-16 | 穆良柱 | 二次电池检测系统以及电流平衡式控制方法 |
| CN105158701B (zh) * | 2015-10-10 | 2017-10-13 | 穆良柱 | 二次电池检测系统以及电流平衡式控制方法 |
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|---|---|
| JP3484621B2 (ja) | 2004-01-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |