JPWO2016157740A1 - Storage battery unit and power storage system - Google Patents
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Abstract
蓄電池ユニット(10)は、複数の蓄電池モジュール(20)と、電源部(31)とを備える。複数の蓄電池モジュール(20)のそれぞれは、蓄電池(21a)と、蓄電池(21a)の充電および放電の少なくとも一方に関する情報を送信する通信部(22)とを有している。蓄電池(21a)は電気的に接続されて蓄電池群(21)を構成している。電源部(31)は、複数の蓄電池モジュール(20)と電気的に接続されており、蓄電池群(21)の両端電圧(合成電圧V0)を入力とし、複数の蓄電池モジュール(20)通信部(22)のそれぞれへ駆動電力を供給する。The storage battery unit (10) includes a plurality of storage battery modules (20) and a power supply unit (31). Each of the plurality of storage battery modules (20) includes a storage battery (21a) and a communication unit (22) that transmits information regarding at least one of charging and discharging of the storage battery (21a). The storage battery (21a) is electrically connected to form a storage battery group (21). The power supply unit (31) is electrically connected to the plurality of storage battery modules (20), receives the both-end voltage (the combined voltage V0) of the storage battery group (21) as an input, and the plurality of storage battery module (20) communication units ( Drive power is supplied to each of 22).
Description
本発明は、一般に蓄電池ユニット、より詳細には蓄電池モジュールごとに通信部を備える蓄電池ユニット及び蓄電システムに関する。 The present invention generally relates to a storage battery unit, and more particularly, to a storage battery unit and a power storage system including a communication unit for each storage battery module.
従来、複数の蓄電池モジュールが直列に電気的に接続された蓄電池ユニットにおいて、複数の蓄電池モジュールのそれぞれにおいて、当該蓄電池モジュールに含まれる回路は、当該蓄電池モジュールの蓄電池から電力の供給を受けている(特許文献1参照)。 Conventionally, in a storage battery unit in which a plurality of storage battery modules are electrically connected in series, in each of the storage battery modules, a circuit included in the storage battery module is supplied with power from the storage battery of the storage battery module ( Patent Document 1).
特許文献1では、組電池ユニット(蓄電池モジュール)は、複数の電池セル(セル)が直列に接続された組電池と、監視装置と備え、監視装置は、組電池から出力される電圧による電力の供給を受ける。
In
特許文献1で記載された技術では、監視装置のそれぞれに備えられた回路の動作状態、動作条件、部品などにばらつきがある場合、各蓄電池モジュール(組電池ユニット)で消費される電力にばらつきが生じる。そのため、各蓄電池モジュールのセルに充電された電力量の残量にばらつきが生じることになり、蓄電池モジュールを効率的に使用することができない。
In the technique described in
そこで、本発明は、上記事由に鑑みてなされており、その目的は、蓄電池モジュールを効率的に使用することができる蓄電池ユニット及び蓄電システムを提供することにある。 Then, this invention is made | formed in view of the said reason, The objective is to provide the storage battery unit and electrical storage system which can use a storage battery module efficiently.
本発明の一態様である蓄電池ユニットは、複数の蓄電池モジュールと、電源部とを備え、前記複数の蓄電池モジュールのそれぞれは、蓄電池と、前記蓄電池の充電および放電の少なくとも一方に関する情報を送信する通信部とを有し、各蓄電池は電気的に接続されて蓄電池群を構成しており、前記電源部は、前記複数の蓄電池モジュールと電気的に接続されており、前記蓄電池群の両端電圧を入力とし、前記複数の蓄電池モジュールのそれぞれの前記通信部へ駆動電力を供給することを特徴としている。 A storage battery unit according to an aspect of the present invention includes a plurality of storage battery modules and a power supply unit, and each of the plurality of storage battery modules transmits information related to the storage battery and at least one of charging and discharging of the storage battery. Each storage battery is electrically connected to form a storage battery group, and the power supply unit is electrically connected to the plurality of storage battery modules, and inputs a voltage across the storage battery group. And driving power is supplied to each of the communication units of the plurality of storage battery modules.
本発明の一態様である蓄電システムは、上記の蓄電池ユニットと、前記蓄電池ユニットと通信するパワーコンディショナと、を備え、前記パワーコンディショナは、前記蓄電池の充電および放電の制御を行うことを特徴としている。 A power storage system according to one embodiment of the present invention includes the above-described storage battery unit and a power conditioner that communicates with the storage battery unit, and the power conditioner controls charging and discharging of the storage battery. It is said.
本発明の蓄電池ユニット及び蓄電システムによると、蓄電池モジュールを効率的に使用することができる。 According to the storage battery unit and the storage system of the present invention, the storage battery module can be used efficiently.
以下では、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、構成要素、構成要素の配置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, components, arrangement of components, connection forms, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements.
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成要素については同じ符号を付している。 Each figure is a mimetic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected about the same component.
(実施形態1)
以下、本実施形態における蓄電池ユニット10について図1を用いて説明する。(Embodiment 1)
Hereinafter, the
図1は、実施形態1の蓄電システム1の構成を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
図1に示されるように、本実施形態における蓄電システム1は、蓄電池ユニット10及びパワーコンディショナ50を備える。蓄電池ユニット10は、例えば住宅等の施設に設置されている。また、施設内には、パワーコンディショナ50が設置されている。パワーコンディショナ50は、商用電源51から供給される電力を用いて、蓄電池ユニット10に備えられた複数の蓄電池モジュール20の充電および放電(具体的には、複数の蓄電池モジュール20のそれぞれが有する蓄電池21aの充電および放電)の制御を行う装置である。蓄電池ユニット10は、パワーコンディショナ50と通信し、複数の蓄電池モジュール20の充電および放電の少なくとも一方に関するデータ(情報)を送受信する。
As shown in FIG. 1, the
蓄電池ユニット10は、停電時等において商用電源51からの電力の供給を受けることができない場合には、パワーコンディショナ50の制御により、充電された電力を施設内の負荷(図示せず)に供給する。
The
蓄電池ユニット10は、図1に示すように、複数の蓄電池モジュール20の他、通信中継部30を備える。複数の蓄電池モジュール20のそれぞれは、図1に示すように、蓄電池21aと、通信部22とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
蓄電池21aは、直列接続された複数のセル21bで構成されている。セル21bは、例えばリチウムイオン電池である。各蓄電池21aからは、複数のセル21bの両端電圧の合計値の出力電圧が出力される。
The
また、複数の蓄電池モジュール20は、直列に接続されている。具体的には、各蓄電池21aが、図1に示すように、直列接続され、1つの蓄電池群21を構成している。各蓄電池21aが直列に接続された蓄電池群21の両端電圧V0が通信中継部30へ入力される。蓄電池群21の両端電圧V0は、各蓄電池21aから出力される出力電圧を足し合わせた電圧である。蓄電池群21の両端電圧V0(以下、「合成電圧V0」ともいう)の電圧値は、例えば93Vである。なお、この数値は一例であって、この数値に限定する趣旨ではない。また、本実施形態では、複数の蓄電池21aを構成する各セル21bは、仕様上、同一種類、同一性能の電池としている。
Moreover, the some
通信部22は、複数の回路ブロックを有している。具体的には、通信部22は、回路ブロックとして、図1に示すように、データ制御部23および通信制御部24を含んでいる。
The
データ制御部23は、プログラムに従って動作するプロセッサを主なハードウェア要素として備え、蓄電池21aに関するデータを取得して、取得したデータを通信中継部30へ送信する。例えば、データ制御部23は、蓄電池モジュール20に備えられた温度センサが計測した蓄電池21aの電池温度のデータを取得し、取得したデータ(電池温度)を通信制御部24を介して通信中継部30(後述する第1通信部32)に送信する。データ制御部23を構成するプロセッサは、メモリと一体化されたマイコン、メモリとは独立した構成など、どのような形態であってもよい。
The
通信制御部24は、データ制御部23で取得されたデータ(電池温度)を通信中継部30へ送信する。例えば、通信制御部24は、RS485の規格で、データ通信を行うための通信ドライバと、RJ45の規格で定まる通信インターフェースとを含んでいる。通信ドライバは、データ制御部23から受け取ったデータ(電池温度)を、通信インターフェースに出力する。通信インターフェースは、受け取ったデータ(電池温度)を通信中継部30へ送信する。
The
また、通信制御部24は、他の蓄電池モジュール20との通信を行う。これにより、例えば、複数の蓄電池モジュール20のうち一の蓄電池モジュール20が他の蓄電池モジュール20のデータ(電池温度)を収集し、一の蓄電池モジュール20が一括してデータを、通信中継部30へ送信することができる。
In addition, the
通信中継部30は、図1に示すように、電源部31、第1通信部32、制御部33および第2通信部34を含んでいる。
As shown in FIG. 1, the
電源部31は、複数の蓄電池モジュール20と電気的に接続、具体的には各蓄電池21aが直列に接続された蓄電池群21と電気的に接続されている。電源部31は、蓄電池群21の両端電圧(合成電圧V0)を入力とし、この合成電圧V0を基にして得られる電力を複数の蓄電池モジュール20のそれぞれの通信部22へ供給する。また、電源部31は、合成電圧V0を基にして得られる電力を第1通信部32、制御部33および第2通信部34へ供給する。具体的には、電源部31は、図1に示すように、第1降圧部41および第2降圧部42を含んでいる。第1降圧部41は、トランスであり、複数の蓄電池モジュール20からの入力である合成電圧V0を降圧して第1電圧V1を生成し、生成した第1電圧V1を制御部33および第2通信部34へ出力する。例えば、第1降圧部41は、合成電圧V0(93V)を12Vに降圧する。第2降圧部42は、トランスであり、第1降圧部41で降圧された電圧をさらに降圧して第2電圧V2を生成し、生成した第2電圧V2を第1通信部32および複数の蓄電池モジュール20それぞれの通信部22へ出力する。例えば、第2降圧部42は、第1降圧部41で降圧された電圧(12V)を、5Vに降圧する。なお、これらの数値は一例であって、これらの数値に限定する趣旨ではない。
The
第1通信部32は、複数の蓄電池モジュール20のそれぞれとの間で、データの送受信を行う。
The
制御部33は、プログラムに従って動作するプロセッサを主なハードウェア要素として備え、通信中継部30の全体を制御する。この種のプロセッサは、メモリと一体化されたマイコン、メモリとは独立した構成など、どのような形態であってもよい。制御部33は、第2通信部34を介してパワーコンディショナ50から受け取ったデータ(例えば、電池温度の取得を指示する情報)を、第1通信部32が各蓄電池モジュール20へ送信するように、第1通信部32を制御する。また、制御部33は、第1通信部32が蓄電池モジュール20から受け取ったデータ(電池温度)を、第2通信部34がパワーコンディショナ50へ送信するように、第2通信部34を制御する。
The
第2通信部34は、パワーコンディショナ50との間で、データの送受信を行う。
The
パワーコンディショナ50は、蓄電池ユニット10からデータを受信すると、受信したデータに応じて、各蓄電池21aの充放電を制御する。例えば、受信したデータが蓄電池21aの電池温度である場合には、電池温度に応じた電力量で充電するように各蓄電池21aの充電電流および充電電圧のうち少なくとも一方を制御する。
When the
なお、上述した電源部31は、蓄電池群21から入力された合成電圧V0を降圧する構成であったが、これに限定されない。電源部31は、合成電圧V0を昇圧する構成であってもよい。
In addition, although the
(変形例)
上記実施形態1で説明した蓄電池ユニット10の電源部31は、各蓄電池モジュール20のそれぞれの通信部22全体に、合成電圧V0を基にして得られる電力を供給したが、これに限定されない。(Modification)
Although the
例えば、電源部31は、各蓄電池モジュール20のそれぞれの通信部22の一部に、合成電圧V0を基にして得られる電力を供給してもよい。
For example, the
この場合の一例として、電源部31が、各通信部22の通信制御部24に、合成電圧V0を基にして得られる電力を供給する場合について、図2を用いて、実施形態1と異なる点を中心に説明する。本変形例では、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
As an example of this case, the case where the
図2は、蓄電池モジュール20の通信部22の一部に電力を供給する場合における蓄電システム1の構成を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
蓄電池モジュール20は、図2に示すように、さらに、電圧変換部25を有している。電圧変換部25は、例えばDCDCコンバータである。電圧変換部25は、蓄電池21aと電気的に接続されており、蓄電池21aから入力された電圧を降圧して、電圧を安定化させ、安定化させた電圧をデータ制御部23に出力する。これにより、データ制御部23は、電源部31から電力の供給を受けることなく、動作可能となる。
As shown in FIG. 2, the
通信中継部30に含まれる電源部31は、第2降圧部42の出力電圧である第2電圧V2を基に得られる電力を、複数の蓄電池モジュール20のそれぞれの通信制御部24と、第1通信部32とに供給する。
The
なお、本変形例では、電源部31の電力供給先を、通信部22の一部として通信制御部24にしたが、これに限定されない。電源部31が電力を供給する通信部22の一部として、データ制御部23のみであってもよいし、通信制御部24に含まれる通信ドライバのみであってもよいし、通信制御部24に含まれる通信インターフェースのみであってもよい。または、電源部31が電力を供給する通信部22の一部として、データ制御部23と通信制御部24に含まれる通信ドライバとの組であってもよいし、データ制御部23と通信制御部24に含まれる通信インターフェースとの組であってもよい。なお、通信部22を構成するデータ制御部23および通信制御部24のうち、電源部31から電力供給を受けない構成要素については、電圧変換部25を介して蓄電池21aと電気的に接続される。そして、電源部31から電力供給を受けない構成要素は、蓄電池21aから電圧変換部25を介して電力供給を受ける。また、電源部31が電力を供給する通信部22の一部として、データ制御部23の一部、または通信制御部24の一部であってもよい。
In the present modification, the power supply destination of the
上述したパワーコンディショナ50は、商用電源51と連携して、商用電源51から供給される電力を用いて、複数の蓄電池モジュール20の充電および放電の制御を行うとしたが、これに限定されない。パワーコンディショナ50は、太陽電池と連携して、太陽電池から供給される電力を用いて、複数の蓄電池モジュール20の充電および放電の制御を行うとしてもよい。また、パワーコンディショナ50は、商用電源51および太陽電池以外の電力、例えば風力、水力、地熱などの自然エネルギーを用いて発電された電力を用いて、複数の蓄電池モジュール20の充電および放電の制御を行うとしてもよい。
Although the above-described
(まとめ)
以上説明したように、本発明の一態様である蓄電池ユニット10は、複数の蓄電池モジュール20と、電源部31とを備える。複数の蓄電池モジュール20のそれぞれは、蓄電池21aと、蓄電池21aの充電および放電の少なくとも一方に関する情報を送信する通信部22とを有している。蓄電池21aは電気的に接続されて蓄電池群21を構成している。電源部31は、複数の蓄電池モジュール20と電気的に接続されており、蓄電池群21の両端電圧(合成電圧V0)を入力とし、複数の蓄電池モジュール20のそれぞれの通信部22へ駆動電力を供給する。(Summary)
As described above, the
この構成によると、蓄電池ユニット10は、蓄電池群21の両端電圧(合成電圧V0)が一旦電源部31に入力され、電源部31が各通信部22へ駆動電力を供給している。そのため、各通信部22の動作状態、動作条件、部品などによる各蓄電池モジュール20の消費電力の違いによって蓄電池モジュール20の電圧にばらつきが生じることを抑止することができる。つまり、蓄電池ユニット10は、蓄電池モジュール20のそれぞれの蓄電電力をできる限り均一にすることができる。したがって、充電時において、蓄電池ユニット10(蓄電池群21)の充電(蓄電)可能な電力量をできるだけ大きくすることができる。また、放電時にも充電時と同様に、蓄電池ユニット10(蓄電池群21)の放電可能な電力量をできるだけ大きくすることができる。よって、蓄電池ユニット10は、蓄電池モジュール20を効率的に使用することができる。
According to this configuration, in the
ここで、電源部31は、入力された蓄電池群21の両端電圧(合成電圧V0)を降圧し、降圧した電圧で得られる駆動電力を複数の蓄電池モジュール20のそれぞれの通信部22へ供給することが好ましい。
Here, the
この構成によると、蓄電池ユニット10は、蓄電池モジュール20の通信部22に、当該通信部22が動作するために適切な電力を供給することができる。
According to this configuration, the
ここで、通信部22は、複数の回路ブロック(例えば、データ制御部23、通信制御部24)から構成されている。電源部31は、複数の蓄電池モジュール20のそれぞれの通信部22を構成する全ての回路ブロックへ駆動電力の供給を行うことが好ましい。
Here, the
この構成によると、蓄電池ユニット10は、通信部22全体に駆動電力を供給している。そのため、通信部22の一部に駆動電力を供給する場合と比べて、蓄電池モジュール20の電圧にばらつきが生じることをさらに抑止することができる。
According to this configuration, the
ここで、通信部22は、複数の回路ブロック(例えば、データ制御部23、通信制御部24)から構成されている。複数の蓄電池モジュール20のそれぞれは、電圧変換部25を、さらに有している。電源部31は、複数の蓄電池モジュール20のそれぞれの通信部22を構成する少なくとも1つの回路ブロックへ駆動電力の供給を行う。電圧変換部25は、蓄電池21aの出力電圧を入力とし、出力電圧を降圧し、降圧した電圧で得られる電力を通信部22のうち駆動電力の供給を受けない残りの回路ブロックへ供給することが好ましい。
Here, the
この構成によると、蓄電池ユニット10は、通信部22の一部へ駆動電力の供給を行うので、従来のように蓄電池から電力が通信部全体に直接供給される場合に比べて、蓄電池モジュール20の電圧にばらつきが生じることを抑止することができる。また、通信部22全体へ駆動電力の供給を行う場合には、蓄電池21aの電圧と電源部31が出力する電圧とで差が生じているため、蓄電池21aと通信部22との間に絶縁体を設ける必要がある。一方、通信部22の一部に駆動電力を供給する場合には、電圧変換部25で蓄電池21aの出力電圧を降圧しているので、電源部31の電圧との差分は前者よりも小さい。そのため、前者に比べて絶縁体の設置が容易となる。
According to this configuration, the
また、本発明の一態様である蓄電システム1は、上記の蓄電池ユニット10と、蓄電池ユニット10と通信するパワーコンディショナ50と、を備える。パワーコンディショナ50は、蓄電池21aの充電および放電の制御を行う。
The
この構成によると、蓄電システム1は、蓄電池群21の両端電圧(合成電圧V0)が一旦電源部31に入力され、電源部31が各通信部22へ駆動電力を供給している。そのため、各通信部22の動作状態、動作条件、部品などによる各蓄電池モジュール20の消費電力の違いによって蓄電池モジュール20の電圧にばらつきが生じることを抑止することができる。つまり、蓄電システム1は、蓄電池モジュール20のそれぞれの蓄電電力をできる限り均一にすることができる。したがって、充電時において、蓄電池ユニット10(蓄電池群21)の充電(蓄電)可能な電力量をできるだけ大きくすることができる。また、放電時にも充電時と同様に、蓄電池ユニット10(蓄電池群21)の放電可能な電力量をできるだけ大きくすることができる。また、パワーコンディショナ50は、蓄電池モジュール20の状態(例えば蓄電池21aの温度)に応じて蓄電池21aの充電および放電の制御を行うことができる。そのため、各蓄電池21aの状態(例えば温度)の違いによって蓄電池モジュール20の電圧にばらつきが生じることを抑止することができる。つまり、蓄電システム1は、蓄電池モジュール20のそれぞれの蓄電電力をできる限り均一にすることができる。したがって、蓄電システム1は、蓄電池モジュール20を効率的に使用することができる。
According to this configuration, in the
以上、本発明に係る蓄電池ユニット10及び蓄電システム1について、上記実施形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。実施形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
As mentioned above, although the
1 蓄電システム
10 蓄電池ユニット
20 蓄電池モジュール
21 蓄電池群
21a 蓄電池
22 通信部
25 電圧変換部
31 電源部DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記複数の蓄電池モジュールのそれぞれは、蓄電池と、前記蓄電池の充電および放電の少なくとも一方に関する情報を送信する通信部とを有し、
各蓄電池は電気的に接続されて蓄電池群を構成しており、
前記電源部は、前記複数の蓄電池モジュールと電気的に接続されており、前記蓄電池群の両端電圧を入力とし、前記複数の蓄電池モジュールのそれぞれの前記通信部へ駆動電力を供給する
ことを特徴とする蓄電池ユニット。A plurality of storage battery modules and a power supply unit;
Each of the plurality of storage battery modules includes a storage battery and a communication unit that transmits information on at least one of charging and discharging of the storage battery,
Each storage battery is electrically connected to form a storage battery group,
The power supply unit is electrically connected to the plurality of storage battery modules, and receives the voltage across the storage battery group as input, and supplies driving power to the communication unit of each of the plurality of storage battery modules. Storage battery unit.
ことを特徴とする請求項1に記載の蓄電池ユニット。The power supply unit steps down the input voltage across the storage battery group, and supplies the driving power obtained by the stepped down voltage to each of the communication units of the plurality of storage battery modules. The storage battery unit according to 1.
前記電源部は、前記複数の蓄電池モジュールのそれぞれの前記通信部を構成する全ての回路ブロックへ前記駆動電力の供給を行う
ことを特徴とする請求項1または2に記載の蓄電池ユニット。The communication unit is composed of a plurality of circuit blocks,
The storage battery unit according to claim 1, wherein the power supply unit supplies the driving power to all circuit blocks that constitute the communication unit of each of the plurality of storage battery modules.
前記複数の蓄電池モジュールのそれぞれは、電圧変換部を、さらに有しており、
前記電源部は、前記複数の蓄電池モジュールのそれぞれの前記通信部を構成する少なくとも1つの回路ブロックへ前記駆動電力の供給を行い、
前記電圧変換部は、前記蓄電池の出力電圧を入力とし、前記出力電圧を降圧し、降圧した電圧で得られる電力を前記通信部のうち前記駆動電力の供給を受けない残りの回路ブロックへ供給する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の蓄電池ユニット。The communication unit is composed of a plurality of circuit blocks,
Each of the plurality of storage battery modules further includes a voltage conversion unit,
The power supply unit supplies the driving power to at least one circuit block that constitutes the communication unit of each of the plurality of storage battery modules.
The voltage conversion unit receives the output voltage of the storage battery, steps down the output voltage, and supplies power obtained by the stepped down voltage to the remaining circuit blocks that are not supplied with the driving power in the communication unit. The storage battery unit according to claim 1 or 2.
前記蓄電池ユニットと通信するパワーコンディショナと、を備え、
前記パワーコンディショナは、前記蓄電池の充電および放電の制御を行う
ことを特徴とする蓄電システム。The storage battery unit according to any one of claims 1 to 4,
A power conditioner communicating with the storage battery unit,
The power conditioner controls charging and discharging of the storage battery.
Applications Claiming Priority (3)
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