WO2014118903A1 - 電池複合システム - Google Patents

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battery
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type battery
charge
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智晃 高橋
賢治 武田
井上 健士
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株式会社 日立製作所
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • HELECTRICITY
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    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Definitions

  • the present invention relates to a battery combined system using a plurality of batteries having different characteristics.
  • Patent Document 1 discloses a capacity type battery group (hereinafter referred to as “capacity type battery”) having a large capacity and a small output, and an output (output / capacity) relative to the capacity compared to the capacity type battery.
  • a battery complex system is disclosed in which power type battery groups (hereinafter referred to as “power type batteries”) having a high value of) are connected in parallel to provide a system having an output capacity ratio optimum for an application.
  • Patent Document 2 discloses a control in which an arbitrary fixed set value is determined and a current equal to or less than the set value is input to the capacity type battery, and a current equal to or greater than the set value is input to the power type, or the power type and capacity type battery. ing.
  • the present invention is to provide a battery combined system in which the system operation rate is improved by reducing the number of times the SOC of the power type battery reaches the upper limit value or the lower limit value as compared with the conventional method. .
  • the battery composite system according to the present invention is a battery composite system in which a capacity type battery and a power type battery having a higher output (output / capacity) value relative to the capacity than the capacity type battery are connected in parallel.
  • a threshold value for distributing charge / discharge power to the power type battery or the capacity type battery is changed.
  • the number of times the SOC reaches the upper limit or the lower limit is reduced, so that the chance that the power type battery cannot be charged or discharged is reduced.
  • the operating rate can be improved.
  • the block diagram of the battery composite controller 104 concerning 1st embodiment is shown. It is a figure which shows the flowchart which shows the calculation procedure of the inverter electric power command value of the battery composite controller which concerns on 2nd embodiment.
  • the battery combined system 100 includes an inverter 107A and an inverter 107B, and a capacity type battery 105 made up of a plurality of batteries and a power type battery 106 made up of a plurality of batteries are connected to the DC line (108A, 108B) side of each inverter. Yes. Further, the inverter 107A and the inverter 107B are connected in parallel to each other on the AC line 109 side, and are connected to the power generation apparatus 101 and the electric power system 102 outside the battery combined system 100. A power meter 103 is provided on the AC line 109.
  • Power meter 103 measures the charge and discharge power P in is input to the cell complex system 100 has a function of transmitting the cell combined controller 104.
  • the charge-discharge electric power P in is input to the cell complex system 100, the value of the capacitance-type battery 105, and the charge-discharge power P E _ in which are input to the power battery 106, and P P _ in,
  • the charge power value is defined as positive and the discharge power value is defined as negative.
  • the power type battery 106 is based on the charge / discharge power P P_in input to the power type battery 106 and information (battery voltage V P , battery temperature Tmp P, etc.) acquired by the power type battery 106.
  • calculating the SOC P is, has a function of transmitting the cell combined controller 104.
  • Cell combined controller 104 a charge-discharge electric power P in from the power meter 103, acquires information of the SOC P than the power battery 106, the charge and discharge power command value P A and the charge-discharge power command value of the inverter 107B of inverter 107A P B is calculated.
  • the calculation method will be described in detail later.
  • FIG. 5 is a view showing the contents of the battery composite controller 104 of FIG.
  • the charge / discharge power P P_in , the battery voltage V P , and the battery temperature Tmp input to the power type battery 106 are input to the SOC P calculation unit 142, and the current SOC P of the power type battery 106 is calculated.
  • the calculation method a method using a current integration method will be described.
  • the power type battery 106 calculates the charging / discharging current I P_in input to the power type battery 106 using the battery voltage V P and the charging / discharging power P P_in according to the equation (1).
  • the charge / discharge current I P_in may be obtained by installing a current sensor on the DC line 108B of the inverter 107B and measuring it. Next, based on the charge / discharge current I P_in , the initial charge capacity C P0 of the power type battery, and the full charge capacity C P_max , SOC P which is the SOC of the power type battery is calculated by the following equation.
  • the threshold calculation unit 141 receives the maximum charge power P E_max , the maximum discharge power P E_min , the SOC target value SOC PT , and the full charge capacity C P_max of the power type battery 106 from the memory 143. Then, the first threshold T r1 and the second threshold T r2 are calculated by performing a calculation described later in the threshold calculation unit 141. The calculation method will be described in detail later.
  • the first threshold value T r1, a second threshold value T r2, and the charge-discharge power P in is input to the power calculation unit 144, the power instruction value P A in the power command within computing unit 144, the P B Calculated.
  • These power command values P A and P B are output to the inverters 107A and 107B.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the calculation procedure of the inverter power command values P A and P B of the battery composite controller 104.
  • step S300 the threshold value operation unit 141 respectively obtain the value of the charge-discharge electric power P in and the power battery SOC P.
  • step S301 it is determined whether or not the charge-discharge power P in in step S301 is below the maximum charge power P E_max capacity battery 105 is and the maximum discharge power P E_min more.
  • the maximum charge power P E_max and the maximum discharge power P E_min are values for controlling the capacity type battery 105 so that excessive power that affects the life and heat generation, such as 10 C or more, does not flow.
  • the continuous rating value of the battery, the maximum charge / discharge power value of the pulse within 2 seconds, etc. are stored in the memory 143 as described above.
  • step S301 the charge-discharge electric power P in is less than or equal to the maximum charge power P E_max, and when it is determined that the maximum discharge power P E_min or more, the process proceeds to step S302.
  • the term “greater than or equal to the maximum discharge power P E — min ” here refers to the case where the charging side is taken as a positive value. Therefore, when the absolute value of the charge / discharge power P in is taken under the conditions of step S301, the magnitudes are 0 ⁇
  • step S302 the first threshold T r1 and the second threshold T r2 are set based on the SOC P that is the SOC of the power type battery 106 and the SOC target value SOC PT .
  • the power type battery 106 is always in a state where both charging and discharging are possible.
  • the SOC target value SOC PT of the power type battery 106 is set to the center value of the SOC usage range (for example, when the SOC usage range lower limit value is 30% and the SOC usage range upper limit value is 80%, the SOC target value SOC PT will be 55%.)
  • the SOC PT may be set to about 90% of the SOC usage range. Thereby, it is possible to discharge the power battery 106 for a longer time than when the SOC PT is the center value of the SOC use range.
  • T r2 0 is set to prevent the charging of the power type battery 106 when SOC P ⁇ SOC PT , so that the SOC P This is to prevent deviation from the target value SOC PT .
  • T r1 0 is set so that when SOC P ⁇ SOC PT , the discharge of the power type battery 106 is prevented, so that the SOC P This is to prevent deviation from the target value SOC PT .
  • step S301 the charge-discharge electric power P in is less than the maximum charge power P E_max, or maximum discharge when the power was determined to be P E_min or more, satisfy the step S301, the process proceeds to step S302.
  • step S302 control is performed so as to satisfy the conditions of the above-described equations (1) and (2). That is, when the process proceeds to step S302, the first threshold value T r1 and the second threshold value T r2 are controlled as shown in FIG.
  • step S301 the charge-discharge power P in is greater than the maximum charging power P E_max, or maximum discharge when the power is determined that P E_min smaller, because the condition is not satisfied in step S301, the process proceeds to step S303.
  • the first threshold T r1 is set as the maximum charge power P E_max of the capacity type battery 105
  • the second threshold T r2 is set as the maximum discharge power P E_min of the capacity type battery 105.
  • the term “maximum discharge power P E — min or more” here refers to a case where the charging side is a positive value. Therefore, the condition to reach from step S301 to step S303 is that when the absolute value of the charge / discharge power P in is taken, the magnitude is
  • the magnitude of the absolute value of the charge-discharge electric power P in is the magnitude of the absolute value of the absolute value of a larger size, or charge-discharge electric power P in the maximum charging power of the capacitor battery is maximum discharge power It is synonymous with being larger than the absolute value.
  • FIG. 3B shows the correlation between the SOC P of the power type battery 106 in step 303, the first threshold value Tr1 , and the second threshold value Tr2 . That is, when the process proceeds to step S303, the first threshold value T r1 and the second threshold value T r2 are controlled as shown in FIG.
  • step S304 power command values P A and P B for inverters 107A and 107B are calculated.
  • Formulas (3) and (4) show formulas for calculating the power command values P A and P B.
  • Cell combined controller 104 calculates electric power control value P A, P B, and transmits to the inverter 107A and the inverter 107B, the power instruction value P A, the P B.
  • the inverter 107A and the inverter 107B receive the power command values P A and P B transmitted from the composite controller 104, and the capacity type battery 105 and the power type battery 106 are based on the power command values P A and P B. Charge / discharge control.
  • the power type battery 106 when P in > P E_max and P E_min > P in , the power type battery 106 is forced to charge and discharge.
  • P E_max ⁇ P in ⁇ P E_min the above-described control enables flexible power distribution to the capacity type battery 105 and the power type battery 106. Therefore, power can be allocated to the capacity type battery 105 and the power type battery 106 in a balanced manner, and the number of times that the SOC of the power type battery 106 reaches the upper limit value or the lower limit value can be reduced.
  • Cell is input to the complex system 100 charge-discharge electric power P in (solid line in FIG. 4), the charge-discharge power P E_in inputted to the capacitor battery 105, the charge-discharge power P P_IN inputted to the power battery 106, first Threshold value T r1 , second threshold value T r2 , and power type battery SOC P over time.
  • Hatched portion shown in FIG. 4 shows a charge power (or discharge power) P P_IN to the power battery 106, shaded areas show the charging power (or discharge power) P E_in to capacity battery 105. Therefore, the charge-discharge power P in is the sum of the P P_IN and P E_in.
  • the first threshold value T r1 and the second threshold value T r2 are constant (see the one-dot chain line in FIG. 4A).
  • SOC p of power type battery 106 has reached the upper limit SOC.
  • charge and discharge power P in it is less than the threshold value Tr1, for greater than the threshold Tr2, the charge or discharge is performed using all capacity type battery 105.
  • the re-charge and discharge power P in the interval T3 exceeds the threshold value T r1, but an attempt to charge the electric power to the power battery 106, because it already SOC p of the power battery 106 has reached the upper limit SOC, The battery cannot be charged (corresponds to the black portion of the section T3). Therefore, the electric power during this time is not only wasted, but there is a risk that the electric power that could not be absorbed by the electric power system 102 will be carried as noise.
  • FIG. 4B shows a state when the present invention described in the present embodiment is used.
  • the second threshold T r2 is set in the subsequent section T2. It is controlled to be discharged from the power type battery 106. Then, the (T2 when it reaches the N in FIG. 4 (b)) to the control for varying the threshold T2 again when SOC p of the power battery reaches the target SOC PT during period T2.
  • the period during which the SOC p of the power type battery 106 reaches the upper limit can be shortened. Therefore, also enables charging to the power battery 106 as charge-discharge electric power P in the interval T3 exceeds the threshold value T r1, since there is no time to be charged not, it is possible to improve system availability.
  • the power smoothing battery system of the power generation apparatus 101 has been described as an example.
  • a stationary battery used in BEMS BuildingEnergy ManagementEMSystem
  • HEMS Home Energy Management System
  • UPS BatteryEnergy Management System
  • the present invention is also applied to systems, in-vehicle battery systems such as electric vehicles and hybrid vehicles, battery systems for construction machinery such as EV construction machines and hybrid construction machines, and battery systems for railways such as hybrid railways and B-Chop. Can do.
  • Embodiment 1 power distribution is performed based on charge / discharge power, but charge / discharge current may be used instead of charge / discharge power.
  • charge / discharge current may be used instead of charge / discharge power.
  • the overall configuration of the second embodiment is the same as the overall configuration of the first embodiment shown in FIG.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that the first threshold value T r1 and the second threshold value T r2 are changed even when P in > P E_max and P E_min > P in. It is.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for calculating inverter power command values P A and P B of the battery composite controller 104 of the second embodiment.
  • the first threshold value Tr1 and the second threshold value Tr2 are made variable according to the SOC p of the power type battery 106, respectively.
  • the SOC P of the power type battery 106 As a calculation example of the first threshold value T r1 and the second threshold value T r2 in step S313, the SOC P of the power type battery 106, its upper and lower limit values SOC Pmin and SOC Pmax , and the constant ⁇ 1 are used. It shows in (5) Formula and (6) Formula.
  • the SOC Pmin referred to here is, for example, SOC PT ⁇ 1
  • the SOC Pmax is preferably defined as, for example, SOC PT + ⁇ 1 .
  • the constant ⁇ 1 is too large, the usage ratio of the power type battery 106 becomes high and the battery life may be shortened. Therefore, for example, a value of about 5 to 10% is preferable.
  • FIG. 7A is a view similar to FIG.
  • the constant ⁇ 1 introduced in the present embodiment is a value that determines the fluctuation range of the threshold value.
  • the absolute values of the first threshold value T r1 and the second threshold value T r2 are obtained. Start to decrease the value.
  • FIG. 8 shows the time change of charge / discharge power and the time change of SOCp of the power type battery when the threshold value is changed using the control of the second embodiment.
  • the difference from the first embodiment is that the power type battery 106 can be charged with discharge up to T 1N by introducing the above-described step S313.
  • the overall configuration of the third embodiment and the flowchart showing the calculation procedure of the inverter power command values P A and P B are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1 and FIG.
  • This embodiment is different from the first embodiment in that the calculation method of the first threshold T r1 and the second threshold T r2 determined in step S302 is changed.
  • FIG. 9A is a correlation diagram of the power type battery 106 shown in FIG. 3A of the first embodiment in which the correlation between the SOC P , the first threshold value T r1 , and the second threshold value T r2 is changed. Show.
  • the first threshold value T r1 and the second threshold value T r2 are set to P E_max and E_min , respectively.
  • the control cycle proportionality constant set of S describes a method using a constant alpha 2.
  • the formula in the case of SOC P ⁇ SOC PT + ⁇ 2 is the formula (7)
  • the formula in the case of SOC P ⁇ SOC PT ⁇ 2 is the formula (8)
  • SOC PT ⁇ 2 ⁇ SOC P ⁇ SOC PT + ⁇ 2 The formula in this case is shown as formula (9).
  • the second threshold condition T r2 P E_min is satisfied . It is necessary to satisfy.
  • the constant ⁇ 2 is, for example, 5 to 10% because the SOC usage width ( ⁇ SOC) of a lithium ion battery for a hybrid vehicle, which is one of power type batteries, is usually designed to be about 10 to 20%. To the extent.
  • FIG. 10 shows the change over time of charge / discharge power and the change over time of SOC p of the power battery when the threshold value is varied using the control of the third embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a calculation procedure of inverter power command values P A and P B of the battery composite controller 104 of the fourth embodiment.
  • the charge-discharge power P in is less than the maximum charge power P E_max, or when it is determined that the maximum discharge power P E_min above, the process proceeds to step S305.
  • step S305 it is determined whether the battery temperature Tmp P of the power type battery 106 is equal to or lower than the battery temperature upper limit set value Tmp Plim .
  • the process proceeds to S302. Otherwise, the process proceeds to S303.
  • One aspect of the present invention is a battery combined system in which a capacity type battery and a power type battery having a higher output / capacity value than that of the capacity type battery are connected in parallel.
  • the threshold value for distributing charge / discharge power to the power type battery or the capacity type battery is changed when it is equal to or less than the maximum charge power and equal to or greater than the maximum discharge power.
  • This configuration makes it possible to charge or discharge the power type battery even if the capacity type battery is below the maximum charge power and above the maximum discharge power. Therefore, power can be flexibly distributed to the power type battery and the capacity type battery, and the number of times that the SOC of the power type battery reaches the upper limit value or the lower limit value can be reduced.
  • one of the present invention is characterized in that threshold values (T r1 , T r2 ) are set based on SOC (State Of Charge) of the power type battery.
  • the threshold values (T r1 , T r2 ) are determined based on the SOC of the power type battery instead of the SOC of the capacity type battery, thereby adjusting the SOC of the power type battery whose capacity is likely to be fully charged. The number of times that the SOC of the power type battery reaches the upper limit value or the lower limit value can be reduced.
  • the threshold value (T r1 , T r2 ) is further set based on the target value SOC of the power type battery, so that the SOC of the power type battery deviates from a predetermined SOC. It becomes possible to prevent.
  • the threshold values (T r1 , T r2 ) are set as the maximum charge power of the capacity type battery, and the charge / discharge power is When the discharge power is smaller than the maximum discharge power of the battery, the threshold value (T r1 , T r2 ) is set as the maximum discharge power of the capacity battery.
  • One of the present invention is characterized in that the threshold values (T r1 , T r2 ) are set based on a value obtained by adding or subtracting a predetermined constant to the target value SOC.
  • the power type battery can be charged and discharged. Therefore, the charge / discharge current amount of the power type battery can be subdivided as compared with the method described in the first embodiment, and deterioration of the power type battery due to a temperature rise or the like can be suppressed.
  • one of the present invention is characterized by adding or subtracting 1 ⁇ 2 of the SOC usage width of the power type battery to the target value SOC.
  • the threshold value is the power type battery. Is set based on the upper limit value SOC of the battery or the lower limit value SOC of the power battery.
  • the SOC of the power type battery can be reduced more than the method described in the first embodiment. Opportunities to approach the target value will increase. Therefore, it becomes possible to avoid that the power type battery cannot be charged / discharged more than in the first embodiment, and the operating rate of the battery combined system can be improved.
  • the upper limit SOC (SOC pmax ) of the SOC of the power type battery is a value obtained by adding a predetermined constant to the target value SOC
  • the lower limit SOC (SOC of the SOC of the power type battery) pmin ) is a value obtained by subtracting the predetermined constant from the target value SOC.
  • One of the present invention is characterized in that the upper limit SOC (SOC pmax ) and the lower limit SOC (SOC pmin ) are 5 to 10% above or below the target value SOC.
  • one of the present invention is characterized in that, when the temperature is equal to or higher than the upper limit temperature of the power type battery, the threshold value is the maximum charge power of the capacity type battery or the threshold value is the maximum discharge power of the capacity type battery.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed.
  • the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described.
  • a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment.

Abstract

 パワー型電池のSOCが上限値または下限値に達する回数を従来方法よりも低減させることによって、システム稼働率を向上させた電池複合システムを提供す点にある。 本発明に記載の電池複合システムは、容量型電池と、該容量型電池に比べ、容量に対する出力(出力/容量)の値が高いパワー型電池を並列接続した電池複合システムであって、充放電電力が、前記容量型電池の最大充電電力以下であって最大放電電力以上である場合、充放電電力を前記パワー型電池または前記容量型電池に分配する閾値を変化させることを特徴とする。

Description

電池複合システム
 本発明は、特性の異なる複数の電池を併用した電池複合システムに関する発明である。
 現在、社会に供給される電力の多くは、石油や石炭などの化石燃料を燃焼させ、高温・高圧の蒸気を発生させ、蒸気タービンを回転させることによって発電されている。しかし近年、環境への配慮から、自然エネルギーを利用する発電システム(太陽光発電、風力発電等)が増加している。
 上記自然エネルギーを用いて発電するシステムに対して、複数の蓄電池が複数直並列に接続されてなる大型の電池システムを併設することで、電力系統に出力する電力を平滑化するシステムがある。しかし、この電池システムは、設置場所の環境(風速や日射量)により、電池の充放電電力パターンが異なるため、必要な出力(W)、および容量(Wh)の仕様は、案件ごとに異なる。
 この出力(W)、および容量(Wh)比が、セルの特性と一致していない場合、出力、又は容量のいずれかにミスマッチが生じ、結果として、余分な電池を増加させるような設計を招いてしまう。このような設計はコスト増を招き、投資回収を悪化させるため、電池システムの導入上の課題となる。
 この課題を解決するために、特許文献1には、容量が多く出力が小さい容量型の電池群(以後、「容量型電池」と表記)と、容量型電池に比べ容量に対する出力(出力/容量)の値が高いパワー型の電池群(以後、「パワー型電池」と表記)を並列に接続し、アプリケーションに最適な出力容量比のシステムを提供する電池複合システムが開示されている。
 一方で、特許文献1のような容量型電池とパワー型電池とを併設させる電池システムでは、電池複合システムを運用する上では、電池複合システムに入力される全体の充放電電力を容量型電池とパワー型電池に振り分ける電力分配制御が必要となる。
 例えば特許文献2には、任意の固定の設定値を定め、設定値以下の電流を容量型電池へ、設定値以上の電流をパワー型、又はパワー型と容量型電池へ入力させる制御が開示されている。
特開2007-135355号公報 特開2000-295784号公報
 しかしながら、特許文献2に記載の閾値を固定して電力を分配する方法では、パワー型電池の容量が小さいため、当該パワー型電池のSOC(State Of Charge:充電量)が上限、または下限に達し易い。
 そして、パワー型電池のSOCが上限、または下限に達すると、充電、又は放電不可となるため、システム稼働率が低下してしまうという課題がある。
 そこで本発明では、上記課題に鑑み、パワー型電池のSOCが上限値または下限値に達する回数を従来方法よりも低減させることによって、システム稼働率を向上させた電池複合システムを提供する点にある。
 本発明に記載の電池複合システムは、容量型電池と、該容量型電池に比べ、容量に対する出力(出力/容量)の値が高いパワー型電池を並列接続した電池複合システムであって、充放電電力が、前記容量型電池の最大充電電力以下であって最大放電電力以上である場合、充放電電力を前記パワー型電池または前記容量型電池に分配する閾値を変化させることを特徴とする。
 本発明により、パワー型電池のSOC調整を行うことで、SOCが上限、または下限に達する回数が減少するため、パワー型電池が充電不可、又は放電不可となる機会が減り、電池複合システムのシステム稼働率を向上できる。
本発明の電池複合システムの構成を示す図である。 第一の実施形態に係る電池複合コントローラのインバータ電力指令値の算出手順を示すフローチャートを示す図である。 (a)図2のステップS302での第一の閾値、及び第二の閾値の相関関係を示す図、並びに(b)図2のステップS303での第一の閾値、及び第二の閾値の相関関係を示す図である。 (a)閾値変動させなかった場合の充放電電力及びSOCPの時間変化を表す図、及び(b)第一の実施形態を用いた場合の充放電電力及びSOCPの時間変化を表す図を示したものである。 第一の実施形態にかかる電池複合コントローラ104のブロック図を示したものである。 第二の実施形態に係る電池複合コントローラのインバータ電力指令値の算出手順を示すフローチャートを示す図である。 (a)図6のステップS302での第一の閾値、及び第二の閾値の相関関係を示す図、並びに(b)図2のステップS313での第一の閾値、及び第二の閾値の相関関係を示す図である。 第二の実施形態を用いた場合の充放電電力及びSOCPの時間変化を表す図を示したものである。 (a)図2のステップS302での第一の閾値、及び第二の閾値の相関関係を示す図、並びに(b)図2のステップS303での第一の閾値、及び第二の閾値の相関関係を示す図である。 第三の実施形態を用いた場合の充放電電力及びSOCPの時間変化を表す図を示したものである。 第四の実施形態に係る電池複合コントローラのインバータ電力指令値の算出手順を示すフローチャートを示す図である。
《第一の実施形態》
 図1を用いて、電池複合システム100を説明する。
 電池複合システム100は、インバータ107Aとインバータ107Bを備え、各インバータのDCライン(108A、108B)側にそれぞれ複数の電池からなる容量型電池105及び複数の電池からなるパワー型電池106が接続されている。また、インバータ107A及びインバータ107BはそれぞれACライン109側でそれぞれ互いに並列に接続されており、電池複合システム100の外部にある発電装置101及び電力系統102に接続されている。また、このACライン109上には電力測定器103が備わっている。
 電力測定器103は、電池複合システム100に入力される充放電電力Pinを測定し、電池複合コントローラ104に送信する機能を有する。ここで、電池複合システム100に入力される充放電電力Pinと、容量型電池105、及びパワー型電池106にそれぞれ入力される充放電電力PE_in、およびPP_inの値は、充電電力値を正、放電電力値を負と定義する。また、パワー型電池106は、パワー型電池106に入力される充放電電力PP_inとパワー型電池106で取得される情報(電池電圧VP、電池温度TmpP等)に基づきパワー型電池のSOCであるSOCPを算出し、電池複合コントローラ104に送信する機能を有する。
 電池複合コントローラ104は、電力測定器103より充放電電力Pinを、パワー型電池106よりSOCPの情報を取得し、インバータ107Aの充放電電力指令値PAおよびインバータ107Bの充放電電力指令値PBを算出する。なお、算出方法については後に詳細に説明する。
 図5は、図1の電池複合コントローラ104の中身を示した図である。この電池複合コントローラ104は、第1の閾値Tr1および第2の閾値Tr2を演算する閾値演算部141、パワー型電池106のSOCPを演算するSOCP演算部142、容量型電池105の最大充電電力PE_maxやパワー型電池の満充電容量CP_max等の情報を格納するメモリ143、及びインバータ107A、107Bを制御する充放電電力指令値PA、PBを演算する電力指令値演算部144を有している。
 まず、SOCP演算部142にパワー型電池106に入力される充放電電力PP_in、電池電圧VP、電池温度Tmpが入力され、現在のパワー型電池106のSOCPを演算する。算出方法の一例として、電流積算法を用いた方法を述べる。パワー型電池106は、パワー型電池106に入力される充放電電流IP_inを電池電圧VPと充放電電力PP_inを用いて(1)式で算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
ここで、充放電電流IP_inは、電流センサをインバータ107BのDCライン108B上に設置し、測定することで取得してもよい。次に、充放電電流IP_inと、パワー型電池の初期充電容量CP0、満充電容量CP_maxを基に、次式でパワー型電池のSOCであるSOCPを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
 その後、電流測定器103より取得された充放電電力Pin、パワー型電池106のSOCPが閾値演算部141に入力される。このとき、閾値演算部141には、メモリ143から最大充電電力PE_max、最大放電電力PE_min、SOC目標値SOCPT、パワー型電池106の満充電容量CP_maxが入力される。そして、閾値演算部141内で後述する演算を行ない第1の閾値Tr1および第2の閾値Tr2を算出する。なお、その算出方法については後で詳しく説明する。
 最後に、第1の閾値Tr1、第2の閾値Tr2、及び充放電電力Pinが電力指令演算部144に入力され、当該電力指令演算部144内で電力指令値PA、PBが演算される。そして、これらの電力指令値PA、PBは各インバータ107A、107Bに出力される。
 続いて、上記演算内容の詳細を図2を用いて説明する。図2は電池複合コントローラ104のインバータ電力指令値PA、PBの算出手順を示すフローチャートである。
 まず、ステップS300で、閾値演算部141が充放電電力Pinとパワー型電池SOCPの値をそれぞれ取得する。次に、ステップS301で充放電電力Pinが、容量型電池105の最大充電電力PE_max以下で、且つ最大放電電力PE_min以上であるか判定する。
 なお、最大充電電力PE_max、および最大放電電力PE_minは、容量型電池105に10C以上等、寿命や発熱に影響が及ぶ程の過度な電力が流れないよう制御するための値であって、電池の連続定格値や2秒以内パルスの最大充放電電力値等とする。また、これらの値は上述したようにメモリ143内に格納されている。
 ステップS301において、充放電電力Pinが最大充電電力PE_max以下で、且つ最大放電電力PE_min以上であると判定した場合、ステップS302に進む。
 なお、ここで言う最大放電電力PE_min以上というのは、充電側を正の値として取った場合のことである。そのため、ステップS301の条件では充放電電力Pinの絶対値を取った場合に、その大きさが0≦|Pin|≦|PE_max|、0≦|Pin|≦|PE_min|となる。つまり言い換えると、充放電電力Pinの絶対値の大きさが、前記容量型電池の最大充電電力の絶対値の大きさ以下であって最大放電電力の絶対値の大きさ以下であることと同義である。
 ステップS302では、パワー型電池106のSOCであるSOCPと、SOC目標値SOCPTを基に、第1の閾値Tr1、および第2の閾値Tr2を設定する。電池複合システム100を電力平滑化用途に用いる場合、パワー型電池106は常に充電、および放電がどちらも可能である状態であることが望ましい。
 本実施形態ではパワー型電池106のSOC目標値SOCPTをSOC使用範囲の中心値(例えばSOC使用範囲の下限値30%、SOC使用範囲の上限値が80%であった場合、SOC目標値SOCPTは55%となる。)として説明する。なお、UPSの様に大電力放電が多く、大電力充電がほとんど発生しない考えられるアプリケーションの場合、SOCPTをSOCの使用範囲の9割程度と設定してもよい。これにより、SOCPTをSOC使用範囲の中心値とした場合よりも、長時間パワー型電池106の大電力放電が可能となる。
 ここで、第1の閾値Tr1、および第2の閾値Tr2の算出例として、パワー型電池106のSOCPの他に、パワー型電池の電池電圧VPと満充電容量CP_max、制御周期から設定する比例定数Sを用いた方法を述べる。SOCP≧SOCPTの場合の式を(1)式、及びのSOCP<SOCPT場合の式を(2)式として示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
 なお、(1)式では第一の閾値の条件はTr1=PE_maxを満たす必要がある。なぜなら、容量型電池105の最大充電電力PE_maxを超えて容量型電池105に電力を充電させることが出来ないからである。また、当該(1)式でTr2≧0となった場合にTr2=0としたのは、SOCP≧SOCPTの場合に、パワー型電池106の充電を防止することで、SOCPの目標値SOCPTからの乖離を防ぐためである。
 上記理由と同様に、(2)式では第二の閾値の条件Tr2=PE_minを満たす必要がある。なぜなら、容量型電池105の最大放電電力PE_minを超えて容量型電池105から電力を放電させることが出来ないからである。また、当該(2)式でTr1<0となった場合にTr1=0としたのは、SOCP<SOCPTの場合に、パワー型電池106の放電を防止することで、SOCPの目標値SOCPTからの乖離を防ぐためである。
 以上のように、当該(1)式、及び(2)式を基にパワー型電池106のSOCPと第1の閾値Tr1、および第2の閾値Tr2の相関を図で表わすと、図3(a)となる。
 ステップS301において、充放電電力Pinが最大充電電力PE_max以下、又は最大放電電力PE_min以上であると判定した場合、ステップS301の条件を満たすため、ステップS302に進む。
 ステップS302では、上述した(1)式、及び(2)式の条件を満たすように制御を行なう。つまり、ステップS302に進んだ場合には図3(a)に示したような第1の閾値Tr1、および第2の閾値Tr2の制御となる。
 一方、ステップS301において、充放電電力Pinが最大充電電力PE_maxより大きい、又は最大放電電力PE_minより小さいと判定した場合、ステップS301の条件を満たさないため、ステップS303に進む。
 ステップS303では、第1の閾値Tr1を容量型電池105の最大充電電力PE_maxとし、第2の閾値Tr2を容量型電池105の最大放電電力PE_minと設定する。上述したが、ここで言う最大放電電力PE_min以上というのは、充電側を正の値として取った場合のことである。そのため、ステップS301からステップS303に至るための条件は充放電電力Pinの絶対値を取った場合に、その大きさが|PE_max|<|Pin|、|PE_min|<|Pin|となる。
 つまり言い換えると、充放電電力Pinの絶対値の大きさが、前記容量型電池の最大充電電力の絶対値の大きさより大きい、または充放電電力Pinの絶対値の大きさが最大放電電力の絶対値の大きさより大きいことと同義である。
 図3(b)はステップ303におけるパワー型電池106のSOCPと第1の閾値Tr1、および第2の閾値Tr2の相関を表している。つまり、ステップS303に進んだ場合には図3(b)に示したような第1の閾値Tr1、および第2の閾値Tr2の制御となる。
 ステップS302、又はステップS303で第1の閾値Tr1、および第2の閾値Tr2を設定した後、ステップS304に進む。ステップS304ではインバータ107A、および107Bの電力指令値PA、PBを算出する。(3)、(4)式に電力指令値PA、およびPBの算出式を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
 電池複合コントローラ104は、図2のフローチャートを用いて電力指令値PA、PBを算出し、インバータ107A、およびインバータ107Bに電力指令値PA、PBを送信する。インバータ107A、およびインバータ107Bは、複合コントローラ104が送信した電力指令値PA、およびPBを受信し、前記電力指令値PA、PBを基に、容量型電池105、およびパワー型電池106の充放電制御を行う。
 上述したように、本実施形態ではPin>PE_maxの場合、及びPE_min>Pinの場合には、強制的にパワー型電池106に充放電を任せるようにしている。しかし、PE_max≧Pin≧PE_minの場合には上述した制御をすることによって、容量型電池105及びパワー型電池106に対して柔軟に電力の分配が可能となる。そのため、容量型電池105とパワー型電池106にバランスよく電力の割り振りが出来、パワー型電池106のSOCが上限値または下限値に達する回数を低減させることができる。また、パワー型電池106の充放電不可となる領域を回避した制御が可能となり、システム稼働率が向上した電池複合システムを提供することが可能となる。
 図4(a)に閾値を固定した場合、並びに図4(b)に本実施形態の制御を用いて閾値を変動させた場合の充放電電力の時間変化、及びパワー型電池のSOCpの時間変化を示す。
 電池複合システム100に入力される充放電電力Pin(図4の実線)、容量型電池105に入力される充放電電力PE_in、パワー型電池106に入力される充放電電力PP_in、第1の閾値Tr1、第2の閾値Tr2、パワー型電池SOCPの時間変化を示す。図4に示す斜線部はパワー型電池106への充電電力(もしくは放電電力)PP_inを示し、網掛け部は容量型電池105への充電電力(もしくは放電電力)PE_inを示す。従って、充放電電力Pinは、PP_inとPE_inとの合計量となる。
 図4(a)に示した制御では、第1の閾値Tr1、第2の閾値Tr2が一定となっている(図4(a)の一点鎖参照)。区間T1の時刻T1Eではパワー型電池106のSOCpが上限SOCに達している。その後の区間T2では充放電電力Pinが閾値Tr1より小さく、閾値Tr2より大きいため、充電もしくは放電は全て容量型電池105を用いて行なわれる。そして、区間T3で再度充放電電力Pinが閾値Tr1を超えると、パワー型電池106に電力を充電させようとするが、既にパワー型電池106のSOCpが上限SOCに達しているため、充電不可状態となってしまう(区間T3の黒塗り部に該当)。従って、この間の電力は無駄になってしまうばかりでなく、電力系統102に吸収しきれなかった分の電力がノイズとして乗るおそれがある。
 一方、図4(b)には本実施形態に記載の本発明を用いた場合の状態を示す。本実施形態に記載の発明を用いた場合には、区間T1の終端T1Eでパワー型電池106のSOCpが上限SOCに達しているため、それ以降の区間T2で第2の閾値Tr2が変動し、パワー型電池106より放電させる制御となっている。そして、区間T2の間にパワー型電池のSOCpが目標SOCPTに達したとき(図4(b)のT2Nに達したとき)に閾値T2を再度変動させる制御を行なう。このような制御を行なうことによってパワー型電池106のSOCpが上限まで達している期間を短くすることが出来る。したがって、区間T3で充放電電力Pinが閾値Tr1を超えたとしてもパワー型電池106へ充電可能になり、充電不可となる時間がなくなるため、システム稼働率を向上することが可能となる。
 なお、実施の形態1では、発電装置101の電力平滑化用電池システムを例に挙げて説明したが、BEMS(Building Energy Management System)、HEMS(Home Energy Management System)、UPSに用いられる定置型電池システムや、電気自動車、ハイブリッド自動車等の車載用電池システム、EV建機、ハイブリッド建機等の建設機械用電池システム、ハイブリッド鉄道、B-Chop等の鉄道用電池システムにも本発明を適用することができる。
 また、実施の形態1では、充放電電力をベースに電力分配を行ったが、充放電電力の代わりに、充放電電流を用いてもよい。
《第二の実施形態》
 続いて、第二の実施形態について説明する。
 第二の実施形態の全体構成は、図1で示した第一の実施形態の全体構成と同様である。本実施形態が第一の実施形態と異なる点は、Pin>PE_maxの場合、及びPE_min>Pinの場合にも第1の閾値Tr1、第2の閾値Tr2を変動させた点である。
 図6は第二の実施形態の電池複合コントローラ104のインバータ電力指令値PA、PBの算出手順を示すフローチャートである。第二の実施形態では、ステップS313において第1の閾値Tr1、および第2の閾値Tr2をそれぞれパワー型電池106のSOCpに応じて可変とする。
 ここで、ステップS313における第1の閾値Tr1、および第2の閾値Tr2の算出例として、パワー型電池106のSOCPとその上下限値SOCPmin、およびSOCPmax、定数α1を用いて(5)式、および(6)式に示す。なお、ここで言うSOCPminは例えばSOCPT-α1であり、SOCPmaxは例えばSOCPT+α1で定義されるのが良い。このように定義することによって、パワー型電池のSOCが目標値SOCから大きく乖離することが低減されるため、安定しで駆動可能な電池複合システムを提供することが可能となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
 ここで、定数α1は、大きすぎるとパワー型電池106の使用比率が高くなり、電池寿命を短くしてしまう恐れがあるため、例えば5~10%程度の値とすることが好ましい。
 図7(a)は、図3(a)と同様の図である。本実施形態で導入された定数α1は閾値の変動幅を決める値である。図7(b)に示すように、ステップ313において、パワー型電池のSOCPが、それぞれ上下限値のα1%に達すると、第1の閾値Tr1、および第2の閾値Tr2の絶対値を減少させ始める。
図8に第二の実施形態の制御を用いて閾値を変動させた場合の充放電電力の時間変化、及びパワー型電池のSOCpの時間変化を示す。第一の実施形態と異なる点は、上述したステップS313を導入したことにより、T1Nまでの放電をパワー型電池106に負担させることが可能になる点である。Pin>PE_maxの場合、及びPE_min>Pinの場合にも第1の閾値Tr1、第2の閾値Tr2を変動させることによって、パワー型電池106のSOCpを目標値に近づける機会を増加させることが可能となる。そのため、SOCpが上下限まで達している期間をより短くすることが出来、結果として、第一の実施形態よりも、システム稼働率を向上することが可能となる。
《第三の実施形態》
 続いて、第三の実施形態について説明する。
 第三の実施形態の全体構成、およびインバータ電力指令値PA、PBの算出手順を示すフローチャートは、図1、および図2で示した第一の実施形態と同様である。本実施形態が第一の実施形態と異なる点は、ステップS302で決定していた第1の閾値Tr1、及び第2の閾値Tr2の算出方法を変更した点である。
  図9(a)に第一の形態の図3(a)で示したパワー型電池106のSOCPと第1の閾値Tr1、および第2の閾値Tr2の相関を変更したものの相関図を示す。第三の形態では、パワー型電池106のSOCpが、目標値SOCPTの±α2の領域であるとき、第1の閾値Tr1、および第2の閾値Tr2をそれぞれPE_max、およびE_minとする。
 ここで、第1の閾値Tr1、および第2の閾値Tr2の算出例として、パワー型電池106のSOCPの他に、パワー型電池の電池電圧VPと満充電容量CP_max、制御周期から設定する比例定数S、定数α2を用いた方法を述べる。SOCP≧SOCPT+α2の場合の式を(7)式、SOCP<SOCPT-α2の場合の式を(8)式、及びSOCPT-α2≦SOCP<SOCPT+α2の場合の式を(9)式として示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
 なお、第一の実施形態と同様に、(7)式では、第一の閾値の条件はTr1=PE_maxを満たし、(8)式では、第二の閾値の条件Tr2=PE_minを満たす必要がある。
 ここで、定数α2は、パワー型電池の一つであるハイブリッド自動車用リチウムイオン電池のSOC使用幅(ΔSOC)が、通常10~20%程度で設計されていることから、例えば5~10%程度とする。
 図10に第三の実施形態の制御を用いて閾値を変動させた場合の充放電電力の時間変化、及びパワー型電池のSOCpの時間変化を示す。閾値の算出方法を上述した算出方法に変更することによって、α2の値を変動させることによって、容量型電池105の充放電、パワー型電池106の充放電の変更の自由度を、第一の実施形態よりも確保することが可能となる。本実施形態では上記式を用いることによって、図10に記載のT1E~T2Nまでの区間の放電をパワー型電池106に負担させることが可能となる。図より、パワー型電池106のSOCpを目標値に近づける機会が減るため、第一の実施形態に比べ、SOCpが上下限まで達している期間は長くなるが、パワー型電池106に入出力する充放電電流IP_inの積算量が小さくて済むため、パワー型電池の劣化度合いを減少させることが可能となる。
《第四の実施形態》
 続いて、第四の実施形態について説明する。本実施形態が第一の実施形態と異なる点は、電池温度上限設定値を判断フローに導入した点である。
 第四の実施形態の全体構成、およびインバータ電力指令値PA、PBの算出手順を示すフローチャートは、図1、および図2で示した第一の実施形態と同様である。
 図11は第四の実施形態の電池複合コントローラ104のインバータ電力指令値PA、PBの算出手順を示すフローチャートである。第四の実施形態では、テップS301において、充放電電力Pinが最大充電電力PE_max以下、又は最大放電電力PE_min以上であると判定した場合、ステップS305に進む。ステップS305では、パワー型電池106の電池温度TmpPが電池温度上限設定値TmpPlim以下であるか判定を行う。パワー型電池106の電池温度TmpPが電池温度設定値TmpPset以下である場合は、S302に進み、それ以外の場合は、S303に進む。
 この電池温度判定を加えることにより、パワー型電池106が温度上限に達して充放電不可となることが防止できるため、結果として、システム稼働率を向上することが可能となる。
 以下、上述した第一の実施形態から第四の実施形態までの本発明の特徴を纏める。
 本発明の1つは、容量型電池と、該容量型電池に比べ、出力/容量の値が高いパワー型電池を並列接続した電池複合システムであって、充放電電力が、前記容量型電池の最大充電電力以下であって最大放電電力以上である場合、充放電電力を前記パワー型電池または前記容量型電池に分配する閾値を変化させることを特徴とする。
 当該構成によって、前記容量型電池の最大充電電力以下であって最大放電電力以上である場合であったとしても、パワー型電池に電力を充電または放電させることが可能となる。従って、パワー型電池と容量型電池に柔軟に電力を分配することが可能となり、パワー型電池のSOCが上限値または下限値に到達する回数を低減できる。
 また、パワー型電池の充放電が不可能になることを回避した電池複合システムを提供することができる。
 また、本発明の1つは、閾値(Tr1、Tr2)が、前記パワー型電池のSOC(State Of Charge:充電量)に基づいて設定されることを特徴とする。
 このように閾値(Tr1、Tr2)が容量型電池のSOCではなくパワー型電池のSOCに基づいて決定されることによって、より容量が満充電状態になりやすいパワー型電池のSOCの調整をしやすくなり、パワー型電池のSOCが上限値または下限値に到達する回数を低減できる。
 また、本発明の1つは、閾値(Tr1、Tr2)がさらに前記パワー型電池の目標値SOCに基づいて設定されることによって、パワー型電池のSOCが所定のSOCから乖離するのを防ぐことが可能となる。
 また、本発明の1つは、充放電電力が容量型電池の最大充電電力より大きい場合には、閾値(Tr1、Tr2)を容量型電池の最大充電電力とし、充放電電力が、容量型電池の最大放電電力より小さい場合には、閾値(Tr1、Tr2)を容量型電池の最大放電電力とすることを特徴とする。
 このようにすることによって、容量型電池では吸収しきれない電力を確実にパワー型電池に吸収させることが可能となる。
 また、本発明の1つは、閾値(Tr1、Tr2)が、目標値SOCに所定の定数を加算または減算した値に基づいて設定されることを特徴とする。
 このように、充放電電力が、前記容量型電池の最大充電電力以下であって最大放電電力以上である場合以外であっても、パワー型電池に充放電を負担させることが可能となる。そのため、第一の実施形態に記載の方式よりも、パワー型電池の充放電電流量を小分けにすることができ、温度上昇等によるパワー型電池の劣化を抑制することが可能となる。
 また、本発明の1つは、目標値SOCにパワー型電池のSOC使用幅の1/2を加算または減算することを特徴とする。
 このような構成にすることによって、パワー型電池の充放電電流量を十分小分けにすることが可能となり、よりパワー型電池の劣化を抑制することが可能となる。
 また、本発明の1つは、充放電電力が前記容量型電池の最大充電電力より大きい場合、または充放電電力が前記容量型電池の最大放電電力より小さい場合には、前記閾値はパワー型電池の上限値SOC、またはパワー型電池の下限値SOCに基づいて設定されることを特徴とする。
 このように、閾値(Tr1、Tr2)の計算に幅を持ったSOC(SOCpmin~SOCpmax)を使用することによって、第一の実施形態で説明した方式よりもパワー型電池のSOCを目標値に近づける機会が増加する。そのため、第一の実施形態よりも、よりパワー型電池の充放電が不可能になることを回避することが可能となり電池複合システムの稼働率を向上させることが可能となる。
 また、本発明の1つは、パワー型電池のSOCの上限値SOC(SOCpmax)は、前記目標値SOCに所定の定数を加算した値であり、パワー型電池のSOCの下限値SOC(SOCpmin)は、目標値SOCに前記所定の定数を減算した値であることを特徴とする。
 このような構成にすることによって、パワー型電池のSOCが目標値SOCから大きく乖離することが低減されるため、安定しで駆動可能な電池複合システムを提供することが可能となる。
 また、本発明の1つは、上限値SOC(SOCpmax)及び下限値SOC(SOCpmin)は、目標値SOCから5~10%上または下であることを特徴とする。
 このような構成にすることによって、パワー型電池の使用比率が極端に上昇してパワー型電池が短寿命化するのを防ぐことが可能となる。
 また、本発明の1つは、パワー型電池の上限温度以上であった場合、閾値を容量型電池の最大充電電力、または閾値を容量型電池の最大放電電力とすることを特徴とする。
 このような構成にすることによって、パワー型電池の電池温度が上限に達して充放電不可となることを防止できるため、結果としてシステム稼働率を向上させることが可能になる。
 以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
100 電池複合システム
101 発電要素
102 電力系統
103 電力測定器
104 電池複合コントローラ
105 容量型電池
106 パワー型電池
107A、107B インバータ
108A、108B DCライン
109 ACライン

Claims (10)

  1.  容量型電池と、該容量型電池に比べ、出力/容量の値が高いパワー型電池を並列接続した電池複合システムであって、
     充放電電力が、前記容量型電池の最大充電電力以下であって最大放電電力以上である場合、
     充放電電力を前記パワー型電池または前記容量型電池に分配する閾値を変化させることを特徴とする電池複合システム。
  2.  請求項1に記載の電池複合システムにおいて、
     前記閾値は、前記パワー型電池のSOC(State Of Charge:充電量)に基づいて設定されることを特徴とする電池複合システム。
  3.  請求項2に記載の電池複合システムにおいて、
     前記閾値は、さらに前記パワー型電池の目標値SOCに基づいて設定されることを特徴とする電池複合システム。
  4.  請求項3に記載の電池複合システムにおいて、
     前記充放電電力が、前記容量型電池の最大充電電力より大きい場合には、前記閾値は前記容量型電池の最大充電電力とし、
     前記充放電電力が、前記容量型電池の最大放電電力より小さい場合には、前記閾値は前記容量型電池の最大放電電力とすることを特徴とする電池複合システム。
  5.  請求項3に記載の電池複合システムにおいて、
     前記閾値は、前記目標値SOCに所定の定数を加算または減算した値に基づいて設定されることを特徴とする電池複合システム。
  6.  請求項5に記載の電池複合システムにおいて、
     所定の定数は、前記パワー型電池のSOC使用幅の1/2であることを特徴とする電池複合システム。
  7.  請求項3に記載の電池複合システムにおいて、
     前記充放電電力が前記容量型電池の最大充電電力より大きい場合、または前記充放電電力が前記容量型電池の最大放電電力より小さい場合には、前記閾値はパワー型電池の上限値SOC、またはパワー型電池の下限値SOCに基づいて設定されることを特徴とする電池複合システム。
  8.  請求項7に記載の電池複合システムにおいて、
     前記上限値SOCは、前記目標値SOCに所定の定数を加算した値であり、
     前記下限値SOCは、前記目標値SOCに前記所定の定数を減算した値であることを特徴とする電池複合システム。
  9.  請求項8に記載の電池複合システムにおいて、
     前記所定の定数は、5~10%であることを特徴とする電池複合システム。
  10.  請求項3に記載の電池複合システムにおいて、
     前記パワー型電池の上限温度以上であった場合、前記閾値を前記容量型電池の最大充電電力、または前記閾値を前記容量型電池の最大放電電力とすることを特徴とする電池複合システム。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016054607A (ja) * 2014-09-03 2016-04-14 三星エスディアイ株式会社Samsung SDI Co.,Ltd. 電力補助システム
JP2016167939A (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 株式会社デンソー 電源システム
WO2018074502A1 (ja) * 2016-10-18 2018-04-26 株式会社日立製作所 電池システム
CN109066743A (zh) * 2018-08-07 2018-12-21 中国电力科学研究院有限公司 一种多机并联的电池储能系统自适应控制方法和系统
WO2019145999A1 (ja) * 2018-01-23 2019-08-01 Tdk株式会社 直流給電システム
CN112578302A (zh) * 2020-12-10 2021-03-30 中国电力科学研究院有限公司 一种梯次利用动力电池重组方法、系统、设备和存储介质

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160233679A1 (en) * 2013-10-18 2016-08-11 State Grid Corporation Of China A method and system for control of smoothing the energy storage in wind phtovolatic power fluctuation based on changing rate
US10118500B2 (en) * 2016-03-09 2018-11-06 Ford Global Technologies, Llc Battery capacity estimation based on open-loop and closed-loop models
JP6799026B2 (ja) * 2018-05-08 2020-12-09 株式会社日立製作所 複合型蓄電貯蔵システムおよび電力貯蔵方法
US11509153B2 (en) * 2019-07-18 2022-11-22 Save The Planet Co., Ltd. Charge/discharge control method for storage system and charge/discharge control device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004032871A (ja) * 2002-06-25 2004-01-29 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 走行車両用電源システム
JP2011230618A (ja) * 2010-04-27 2011-11-17 Denso Corp 電源装置
JP2011239646A (ja) * 2010-05-13 2011-11-24 Toyota Motor Corp 蓄電装置の制御装置およびそれを搭載する車両

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10271611A (ja) * 1997-03-25 1998-10-09 Nissan Diesel Motor Co Ltd 電気自動車の電源システム
US7716500B2 (en) * 2006-08-31 2010-05-11 Ati Technologies Ulc Power source dependent program execution
CN103222148B (zh) * 2011-09-13 2014-06-18 丰田自动车株式会社 车辆的电池系统及其控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004032871A (ja) * 2002-06-25 2004-01-29 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 走行車両用電源システム
JP2011230618A (ja) * 2010-04-27 2011-11-17 Denso Corp 電源装置
JP2011239646A (ja) * 2010-05-13 2011-11-24 Toyota Motor Corp 蓄電装置の制御装置およびそれを搭載する車両

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016054607A (ja) * 2014-09-03 2016-04-14 三星エスディアイ株式会社Samsung SDI Co.,Ltd. 電力補助システム
JP2016167939A (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 株式会社デンソー 電源システム
WO2018074502A1 (ja) * 2016-10-18 2018-04-26 株式会社日立製作所 電池システム
JPWO2018074502A1 (ja) * 2016-10-18 2019-06-24 株式会社日立製作所 電池システム
WO2019145999A1 (ja) * 2018-01-23 2019-08-01 Tdk株式会社 直流給電システム
US11791501B2 (en) 2018-01-23 2023-10-17 Tdk Corporation Direct current power supplying system
CN109066743A (zh) * 2018-08-07 2018-12-21 中国电力科学研究院有限公司 一种多机并联的电池储能系统自适应控制方法和系统
CN112578302A (zh) * 2020-12-10 2021-03-30 中国电力科学研究院有限公司 一种梯次利用动力电池重组方法、系统、设备和存储介质

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