WO2016143363A1

WO2016143363A1 - 蓄電システム

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Publication number: WO2016143363A1
Application number: PCT/JP2016/050082
Authority: WO
Inventors: 清敬隈本; 洋祐齋藤; 健二花川; 光彦山▲崎▼; 友輔小川
Original assignee: Fdk株式会社
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2016-01-05
Publication date: 2016-09-15
Also published as: JP2016167912A; EP3270485A4; CN107431368A; KR20170120681A; EP3270485A1; CN107431368B; JP6320326B2; EP3270485B1; US20180062217A1; KR101972687B1

Abstract

　蓄電システムは、並設された複数の蓄電部１２と、複数の蓄電部１２を個々に充放電する複数の充放電回路１１と、複数の充放電回路１１を制御するシステム制御部２と、を備え、システム制御部２は、上下左右前後に隣接する蓄電部１２同志が同時に充電又は放電されないように充放電回路１１を制御する。

Description

蓄電システム

　本発明は、複数の蓄電池を用いた蓄電システムに関する。

　停電時の電力供給や電力ピークカットを行う一つの手段として、蓄電システムが利用されている。一般的に蓄電システムは、所望の電力量に応じた数の蓄電池の集合体に商用電源や自然エネルギーからの電力を充電し、必要に応じて負荷に電力を供給する。蓄電池が充電及び放電を行う際の化学反応は発熱を伴うため、蓄電システムの稼働時には蓄電池の温度が上昇することになる。しかしこの蓄電池や蓄電システム内のその他の構成部品は、温度の上昇により寿命や充放電特性が低下してしまう虞がある。このため蓄電システムの蓄電池には発熱対策が必要となり、空冷装置や水冷装置等の冷却装置が備えられることが多い。例えば特許文献１には、各蓄電池の発熱の程度に応じて蓄電システム内部に備えた送風機により蓄電池を冷却する発明が開示されている。

特開２０１４－２３２６００号公報

　しかしながら上記の特許文献１に記載されている従来技術は、冷却装置を蓄電システムに備えなければならず、また冷却装置の稼働による電力消費が生ずる。特に蓄電池を高密度に配置した蓄電システムにおいて個々の蓄電池は、自身の発熱に加え隣接した蓄電池の発熱による影響を受けるため、発熱に起因する蓄電池の寿命低下や充放電特性の低下が生ずる虞が高まることになる。

　本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蓄電池の寿命や充放電特性の低下を抑制することができる蓄電システムを提供することにある。

＜本発明の第１の態様＞
　本発明の第１の態様は、並設された複数の蓄電部と、前記複数の蓄電部を個々に充放電する充放電部と、前記充放電部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、上下左右前後に隣接する蓄電部同志が同時に充電されないように前記充放電部を制御する、蓄電システムである。

　複数の蓄電部は、上下左右前後に隣接する蓄電部同志が同時に充電されないように充電されるので、隣接した蓄電部が発熱することによる温度の上昇を抑制することができる。それによって発熱に起因する蓄電池の寿命の低下や充放電特性の低下を抑制することができる。

　これにより本発明の第１の態様によれば、蓄電池の寿命や充放電特性の低下を抑制することができる蓄電システムを提供することができるという作用効果が得られる。また本発明の第１の態様によれば、複数の蓄電部の全てを同時に充電することがないため、充電時におけるピーク消費電力を低減することができるという作用効果も得られる。

＜本発明の第２の態様＞
　本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記制御部は、上下左右前後に隣接しない蓄電部同志で構成される複数の蓄電部グループに前記複数の蓄電部を分割し、前記複数の蓄電部グループを選択的に順次充電する制御を繰り返して前記複数の蓄電部を充電する、蓄電システムである。

　複数の蓄電部グループは、充電される蓄電部グループが選択的に順次移り替わることにより全ての蓄電部が充電される。つまり同じグループに属する蓄電部同志は同時に充電され、異なるグループに属する蓄電部同志は同時に充電されない。そして複数の蓄電部グループの各蓄電部グループは、上下左右前後に隣接しない蓄電部同志で構成されている。そのため複数の蓄電部は、上下左右前後に隣接する蓄電部同志が同時に充電されないように充電されることになる。

　したがって本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様と同様に、隣接する蓄電部が発熱することによる蓄電部の温度上昇を抑制することができるので、発熱に起因する蓄電池の寿命の低下や充放電特性の低下を抑制することができる。また本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様と同様に、複数の蓄電部の全てを同時に充電することがないため、充電時におけるピーク消費電力を低減することができるという作用効果も得られる。さらに本発明の第２の態様によれば、複数の蓄電部グループは、充電される蓄電部グループが選択的に順次移り替わることにより全ての蓄電部が均等に充電されることになるので、特定の蓄電部だけが集中的に発熱することがなく、蓄電部の温度上昇をさらに効果的に抑制することができる。

＜本発明の第３の態様＞
　本発明の第３の態様は、並設された複数の蓄電部と、前記複数の蓄電部を個々に充放電する充放電部と、前記充放電部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、上下左右前後に隣接する蓄電部同志が同時に放電されないように前記充放電部を制御する、蓄電システムである。

　複数の蓄電部は、上下左右前後に隣接する蓄電部同志が同時に放電されないように放電されるので、隣接する蓄電部が発熱することによる蓄電部の温度上昇を抑制することができる。それによって発熱に起因する蓄電部の寿命の低下や充放電特性の低下を抑制することができる。したがって本発明の第３の態様によれば、蓄電池の寿命や充放電特性の低下を抑制することができる蓄電システムを提供することができるという作用効果が得られる。

＜本発明の第４の態様＞
　本発明の第４の態様は、前述した本発明の第３の態様において、前記制御部は、上下左右前後に隣接しない蓄電部同志で構成される複数の蓄電部グループに前記複数の蓄電部を分割し、前記複数の蓄電部グループを選択的に順次放電する制御を繰り返して前記複数の蓄電部を放電する、蓄電システム。

　複数の蓄電部グループは、放電される蓄電部グループが選択的に順次移り替わることにより全ての蓄電部が放電される。つまり同じグループに属する蓄電部同志は同時に放電され、異なるグループに属する蓄電部同志は同時に放電されない。そして複数の蓄電部グループの各蓄電部グループは、上下左右前後に隣接しない蓄電部同志で構成されている。そのため複数の蓄電部は、上下左右前後に隣接する蓄電部同志が同時に放電されないように放電されることになる。

　したがって本発明の第４の態様によれば、本発明の第３の態様と同様に、隣接する蓄電部が発熱することによる蓄電部の温度上昇を抑制することができるので、発熱に起因する蓄電池の寿命の低下や充放電特性の低下を抑制することができる。また本発明の第４の態様によれば、複数の蓄電部グループは、放電される蓄電部グループが選択的に順次移り替わることにより全ての蓄電部が均等に放電されることになるので、特定の蓄電部だけが集中的に発熱することがなく、蓄電部の温度上昇をさらに効果的に抑制することができる。

　本発明によれば、蓄電池の寿命や充放電特性の低下を抑制することができる蓄電システムを提供できるという作用効果が得られる。

本発明に係る蓄電システムの構成を示す概略図である。複数の蓄電部のグループ分割の一例であり、第１蓄電部グループに分類されている蓄電部を太線で図示したものである。複数の蓄電部のグループ分割の一例であり、第２蓄電部グループに分類されている蓄電部を太線で図示したものである。複数の蓄電部のグループ分割の一例であり、第３蓄電部グループに分類されている蓄電部を太線で図示したものである。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
　図１は、本発明に係る蓄電システムの構成を示す概略図である。蓄電システム１００は、複数の蓄電ユニット１、システム制御部２を備える。蓄電ユニット１は、複数の充放電回路１１、複数の蓄電部１２（１２ａ～１２ｉ）、複数のユニット制御部１３を含む。

　蓄電ユニット１は、外部電源２００から供給される電力を受電し、その受電電力を負荷装置３００へ供給するとともに複数の充放電回路１１へ供給する。外部電源２００は、例えば商用電源であってもよいし太陽光や風力等の自然エネルギー由来の電源であってもよい。

　「充放電部」としての充放電回路１１は、１対１で対応する蓄電部１２にそれぞれ接続されており、並設された複数の蓄電部１２を個々に充放電する。より具体的には充放電回路１１は、例えば通常時には、対応する蓄電部１２の充電状態に応じて、対応する蓄電部１２を外部電源２００から供給される電力で充電する。また充電回路１１は、例えば停電時で外部電源２００からの電力が供給されなくなったときには、蓄電部１２に蓄電されている電力を負荷装置３００へ放電する。

　蓄電部１２は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の蓄電池を一又は複数含んで構成される充放電可能な蓄電モジュールである。蓄電システム１００において複数の蓄電部１２は、上下方向、左右方向、前後方向に多数並設されている。

　「制御部」としてのシステム制御部２は、複数の蓄電ユニット１に各々設けられたユニット制御部１３を制御する。ユニット制御部１３は、そのユニット制御部１３と同一の蓄電ユニット１に所属する複数の充放電回路１１を個々に制御する。すなわちシステム制御部２は、各蓄電ユニット１のユニット制御部１３を介して、複数の充放電回路１１を制御する。

　システム制御部２は、並設された複数の蓄電部１２のうち上下左右前後に隣接する蓄電部１２同志が同時に充放電されないように複数の充放電回路１１を制御する。それによって隣接する蓄電部１２が発熱することによる蓄電部１２の温度上昇を抑制することができるので、各蓄電部１２において、発熱に起因する蓄電池の寿命の低下や充放電特性の低下を抑制することができる。

　より具体的にはシステム制御部２は、まず上下左右前後に隣接しない蓄電部１２同志で構成される複数の蓄電部グループに複数の蓄電部１２を分割する。そして充電時には、複数の蓄電部グループを選択的に順次充電する制御を繰り返して複数の蓄電部１２を充電する。また放電時には、複数の蓄電部グループを選択的に順次放電する制御を繰り返して複数の蓄電部１２を放電する。
　以下、図２～図４を参照しながら具体的に説明する。

　図２は、複数の蓄電部１２のグループ分割の一例であり、第１蓄電部グループに分類されている蓄電部１２を太線で図示したものである。図３は複数の蓄電部１２のグループ分割の一例であり、第２蓄電部グループに分類されている蓄電部１２を太線で図示したものである。図４は複数の蓄電部１２のグループ分割の一例であり、第３蓄電部グループに分類されている蓄電部１２を太線で図示したものである。

　当該実施例においては、蓄電部１２ａ、１２ｅ、１２ｉが第１蓄電部グループに分類され（図２）、蓄電部１２ｃ、１２ｄ、１２ｈが第２蓄電部グループに分類され（図３）、蓄電部１２ｂ、１２ｆ、１２ｇが第３蓄電部グループに分類されている（図４）。

　複数の蓄電部１２の充電時においてシステム制御部２は、第１～第３蓄電部グループに対して順次選択的に一定時間充電する制御を繰り返し実行する。例えば第１蓄電部グループを選択して充電するときは、システム制御部２は、第１蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ａ、１２ｅ、１２ｉ）の情報を各ユニット制御部１３に通知する。各ユニット制御部１３は、そのユニット制御部１３と同一の蓄電ユニット１に所属する複数の充放電回路１１のうち、第１蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ａ、１２ｅ、１２ｉ）に対応する充放電回路１１に充電許可の指令を通知する。そして充電許可の指令を通知された充放電回路１１は、対応する蓄電部１２の充電状態に応じて、対応する蓄電部１２を外部電源２００から供給される電力で充電する。これにより第１蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ａ、１２ｅ、１２ｉ）が同時に充電される。またこのとき第２蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｃ、１２ｄ、１２ｈ）及び第３蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｂ、１２ｆ、１２ｇ）は充電されない。

　また例えば第２蓄電部グループを選択して充電するときは、システム制御部２は、第２蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｃ、１２ｄ、１２ｈ）の情報を各ユニット制御部１３に通知する。各ユニット制御部１３は、そのユニット制御部１３と同一の蓄電ユニット１に所属する複数の充放電回路１１のうち、第２蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｃ、１２ｄ、１２ｈ）に対応する充放電回路１１に充電許可の指令を通知する。そして充電許可の指令を通知された充放電回路１１は、対応する蓄電部１２の充電状態に応じて、対応する蓄電部１２を外部電源２００から供給される電力で充電する。これにより第２蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｃ、１２ｄ、１２ｈ）が同時に充電される。またこのとき第１蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ａ、１２ｅ、１２ｉ）及び第３蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｂ、１２ｆ、１２ｇ）は充電されない。

　また例えば第３蓄電部グループを選択して充電するときは、システム制御部２は、第３蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｂ、１２ｆ、１２ｇ）の情報を各ユニット制御部１３に通知する。各ユニット制御部１３は、そのユニット制御部１３と同一の蓄電ユニット１に所属する複数の充放電回路１１のうち、第３蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｂ、１２ｆ、１２ｇ）に対応する充放電回路１１に充電許可の指令を通知する。そして充電許可の指令を通知された充放電回路１１は、対応する蓄電部１２の充電状態に応じて、対応する蓄電部１２を外部電源２００から供給される電力で充電する。これにより第３蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｂ、１２ｆ、１２ｇ）が同時に充電される。またこのとき第１蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ａ、１２ｅ、１２ｉ）及び第２蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｃ、１２ｄ、１２ｈ）は充電されない。

　上記説明したように第１～第３蓄電部グループは、充電される蓄電部グループが選択的に順次移り替わることにより全ての蓄電部１２が充電される。つまり同じグループに属する蓄電部１２同志は同時に充電され、異なるグループに属する蓄電部１２同志は同時に充電されない。そして第１～第３蓄電部グループの各々は、上下左右前後に隣接しない蓄電部１２同志で構成されている。そのため複数の蓄電部１２は、上下左右前後に隣接する蓄電部１２同志が同時に充電されないように充電されることになる。

　このようにして本発明によれば、隣接する蓄電部１２が発熱することによる蓄電部１２の温度上昇を抑制することができるので、発熱に起因する蓄電池の寿命の低下や充放電特性の低下を抑制することができる。また複数の蓄電部１２の全てを同時に充電することがないため、充電時におけるピーク消費電力を低減することができる。さらに第１～第３蓄電部グループは、充電される蓄電部グループが選択的に順次移り替わることにより全ての蓄電部１２が均等に充電されることになるので、特定の蓄電部１２だけが集中的に発熱することがなく、蓄電部１２の温度上昇をさらに効果的に抑制することができる。

　複数の蓄電部１２の放電時においてシステム制御部２は、第１～３蓄電部グループに対して順次選択的に一定時間放電する制御を繰り返し実行する。例えば第１蓄電部グループを選択して放電するときは、システム制御部２は、第１蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ａ、１２ｅ、１２ｉ）の情報を各ユニット制御部１３に通知する。各ユニット制御部１３は、そのユニット制御部１３と同一の蓄電ユニット１に所属する複数の充放電回路１１のうち、第１蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ａ、１２ｅ、１２ｉ）に対応する充放電回路１１に放電許可の指令を通知する。そして放電許可の指令を通知された充放電回路１１は、対応する蓄電部１２の放電を行う。これにより第１蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ａ、１２ｅ、１２ｉ）が同時に充電される。またこのとき第２蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｃ、１２ｄ、１２ｈ）及び第３蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｂ、１２ｆ、１２ｇ）は放電されない。

　また例えば第２蓄電部グループを選択して放電するときは、システム制御部２は、第２蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｃ、１２ｄ、１２ｈ）の情報を各ユニット制御部１３に通知する。各ユニット制御部１３は、そのユニット制御部１３と同一の蓄電ユニット１に所属する複数の充放電回路１１のうち、第２蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｃ、１２ｄ、１２ｈ）に対応する充放電回路１１に放電許可の指令を通知する。そして放電許可の指令を通知された充放電回路１１は、対応する蓄電部１２の放電を行う。これにより第２蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｃ、１２ｄ、１２ｈ）が同時に放電される。またこのとき第１蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ａ、１２ｅ、１２ｉ）及び第３蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｂ、１２ｆ、１２ｇ）は放電されない。

　また例えば第３蓄電部グループを選択して放電するときは、システム制御部２は、第３蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｂ、１２ｆ、１２ｇ）の情報を各ユニット制御部１３に通知する。各ユニット制御部１３は、そのユニット制御部１３と同一の蓄電ユニット１に所属する複数の充放電回路１１のうち、第３蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｂ、１２ｆ、１２ｇ）に対応する充放電回路１１に放電許可の指令を通知する。そして放電許可の指令を通知された充放電回路１１は、対応する蓄電部１２の放電を行う。これにより第３蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｂ、１２ｆ、１２ｇ）が同時に放電される。またこのとき第１蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ａ、１２ｅ、１２ｉ）及び第２蓄電部グループに分類された蓄電部１２（蓄電部１２ｃ、１２ｄ、１２ｈ）は放電されない。

　上記説明したように第１～第３蓄電部グループは、放電される蓄電部グループが選択的に順次移り替わることにより全ての蓄電部１２が放電される。つまり同じグループに属する蓄電部１２同志は同時に放電され、異なるグループに属する蓄電部同志は同時に放電されない。そして第１～第３蓄電部グループの各蓄電部グループは、上下左右前後に隣接しない蓄電部１２同志で構成されている。そのため複数の蓄電部１２は、上下左右前後に隣接する蓄電部１２同志が同時に放電されないように放電されることになる。

　このようにして本発明によれば、隣接する蓄電部１２が発熱することによる蓄電部１２の温度上昇を抑制することができるので、発熱に起因する蓄電池の寿命の低下や充放電特性の低下を抑制することができる。また第１～第３蓄電部グループは、放電される蓄電部グループが選択的に順次移り替わることにより全ての蓄電部１２が均等に放電されることになるので、特定の蓄電部１２だけが集中的に発熱することがなく、蓄電部１２の温度上昇をさらに効果的に抑制することができる。

　　　１　蓄電ユニット
　　　２　システム制御部
　　１１　充放電回路
　　１２　蓄電部
　　１３　ユニット制御部
　１００　蓄電システム
　２００　外部電源
　３００　負荷装置

Claims

　並設された複数の蓄電部と、
　前記複数の蓄電部を個々に充放電する充放電部と、
　前記充放電部を制御する制御部と、を備え、
　前記制御部は、上下左右前後に隣接する蓄電部同志が同時に充電されないように前記充放電部を制御する、蓄電システム。
　請求項１に記載の蓄電システムにおいて、前記制御部は、上下左右前後に隣接しない蓄電部同志で構成される複数の蓄電部グループに前記複数の蓄電部を分割し、前記複数の蓄電部グループを選択的に順次充電する制御を繰り返して前記複数の蓄電部を充電する、蓄電システム。
　並設された複数の蓄電部と、
　前記複数の蓄電部を個々に充放電する充放電部と、
　前記充放電部を制御する制御部と、を備え、
　前記制御部は、上下左右前後に隣接する蓄電部同志が同時に放電されないように前記充放電部を制御する、蓄電システム。
　請求項３に記載の蓄電システムにおいて、前記制御部は、上下左右前後に隣接しない蓄電部同志で構成される複数の蓄電部グループに前記複数の蓄電部を分割し、前記複数の蓄電部グループを選択的に順次放電する制御を繰り返して前記複数の蓄電部を放電する、蓄電システム。