WO2021191987A1 - 電力管理装置、及び蓄電システム - Google Patents

電力管理装置、及び蓄電システム Download PDF

Info

Publication number
WO2021191987A1
WO2021191987A1 PCT/JP2020/012791 JP2020012791W WO2021191987A1 WO 2021191987 A1 WO2021191987 A1 WO 2021191987A1 JP 2020012791 W JP2020012791 W JP 2020012791W WO 2021191987 A1 WO2021191987 A1 WO 2021191987A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power
management device
air volume
storage battery
housing
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/012791
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
克夫 直井
琢真 光永
鈴木 真吾
雅雄 一
久和 宇都
Original Assignee
Tdk株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tdk株式会社 filed Critical Tdk株式会社
Priority to JP2022509796A priority Critical patent/JP7409480B2/ja
Priority to PCT/JP2020/012791 priority patent/WO2021191987A1/ja
Priority to US17/640,471 priority patent/US20230006282A1/en
Publication of WO2021191987A1 publication Critical patent/WO2021191987A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561Gases
    • H01M10/6563Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • H01M10/441Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63Control systems
    • H01M10/635Control systems based on ambient temperature
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/005Detection of state of health [SOH]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • This disclosure relates to a power management device and a power storage system.
  • a power storage system in which a plurality of storage batteries are housed in a housing is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • the fan is controlled so that the temperature inside the housing falls within a predetermined target temperature range.
  • the storage capacity of the storage battery decreases when the storage battery is repeatedly charged and discharged.
  • the capacity retention rate is required to be equal to or higher than a predetermined value.
  • the target temperature range in the housing is predetermined.
  • the deterioration rate of the storage capacity may change depending on the temperature inside the housing. Therefore, from the viewpoint of ensuring the capacity retention rate in the specified number of cycles, there is a possibility that appropriate temperature control is not performed, and there is room for improvement.
  • This disclosure describes a power management device and a power storage system that can improve temperature control in a housing.
  • the power management device is a device for controlling the temperature inside a housing in a power storage system including a power storage device including a storage battery and a housing for accommodating the power storage device.
  • This power management device is based on an acquisition unit that acquires status information indicating the status of the power storage system, a calculation unit that calculates a target temperature inside the housing based on the allowable capacity deterioration rate of the storage battery, and status information and a target temperature.
  • the air volume control unit for controlling the air volume of the fan provided in the housing is provided.
  • the air volume of the fan is controlled based on the status information indicating the status of the power storage system and the target temperature inside the housing.
  • the target temperature inside the housing is calculated based on the allowable capacity deterioration rate of the storage battery. Since this allowable capacity deterioration rate is set to a value that can secure the capacity retention rate in a specified number of cycles, an appropriate target temperature can be obtained from the viewpoint of the capacity retention rate. As a result, it is possible to improve the temperature control inside the housing.
  • the acquisition unit may include a first acquisition unit that acquires the ambient temperature of the housing as status information, and a second acquisition unit that acquires the amount of heat generated in the housing as status information.
  • the ambient temperature of the housing and the amount of heat generated in the housing can affect the temperature inside the housing. Therefore, by considering the ambient temperature of the housing and the amount of heat generated in the housing, it is possible to further improve the temperature control in the housing.
  • the power management device may further include a charge / discharge control unit that controls the charge / discharge of the storage battery.
  • the calculation unit may further calculate the upper limit charging depth of the storage battery based on the allowable capacity deterioration rate.
  • the charge / discharge control unit may charge the storage battery at the upper limit charging depth.
  • the upper limit charging depth of the storage battery can affect the deterioration rate of the storage capacity. Therefore, for example, by charging the storage battery at an upper limit charging depth that satisfies the allowable capacity deterioration rate, it is possible to secure the capacity retention rate in a specified number of cycles.
  • the storage battery may include a plurality of battery cells.
  • the charge / discharge control unit may charge each of the plurality of battery cells at the upper limit charging depth.
  • the upper limit charging depth of the battery cell can affect the deterioration rate of the storage capacity of the battery cell. Therefore, by charging each battery cell at the upper limit charging depth, it is possible to secure the capacity retention rate in the specified number of cycles.
  • the air volume control unit may calculate the required air volume based on the situation information and the target temperature, or may control the fan based on the required air volume. For example, the temperature inside the housing can be set to the target temperature by adjusting the air volume of the fan so as to satisfy the required air volume.
  • the calculation unit may raise the target temperature within the range that satisfies the allowable capacity deterioration rate.
  • the higher the target temperature the smaller the required air volume. Therefore, by raising the target temperature, it is possible to increase the possibility that the required air volume can be obtained.
  • a power storage system includes a power storage device including a storage battery, a housing for accommodating the power storage device, a fan provided in the housing, and a power management device for controlling the temperature inside the housing. Be prepared.
  • the power management device controls the air volume of the fan based on the target temperature in the housing calculated based on the allowable capacity deterioration rate of the storage battery and the status information indicating the status of the power storage system.
  • the air volume of the fan is controlled based on the status information indicating the status of the power storage system and the target temperature inside the housing.
  • the target temperature inside the housing is calculated based on the allowable capacity deterioration rate of the storage battery. Since this allowable capacity deterioration rate is set to a value that can secure the capacity retention rate in a specified number of cycles, an appropriate target temperature can be obtained from the viewpoint of the capacity retention rate. As a result, it is possible to improve the temperature control inside the housing.
  • FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a power supply system including a power storage system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the power management device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a front view schematically showing a power storage system including the power storage device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of the power management device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the cycle characteristics of the storage battery shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a method of determining the required number of fans.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a series of processes of the temperature control method performed by the power management device shown in FIG.
  • FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a power supply system including a power storage system according to an embodiment.
  • the power supply system 1 shown in FIG. 1 is a system that supplies load power WL (load voltage VL) to load device L.
  • the power supply system 1 is a DC power supply system.
  • the load device L may be a DC load device that operates at a DC voltage, or may be an AC load device that operates at an AC voltage. Examples of direct current load devices include LED (Light Emission Diode) illuminators, DC (Direct Current) fans, and personal computers. Examples of AC load equipment include washing machines, refrigerators, and air conditioners.
  • the power supply system 1 includes a DC bus 2, one or more power supply devices 3, one or more auxiliary power supply devices 4, auxiliary power supply devices 5, one or more converters 6, and one or more power storage devices 7. And a power management device 10.
  • the DC bus 2 is a bus that functions as a bus for supplying DC power to supply DC power.
  • the DC bus 2 is laid over the installation locations of the power supply device 3, the auxiliary power supply device 4, the auxiliary power supply device 5, the power storage device 7, and the load device L.
  • the bus voltage Vbus is supplied to the DC bus 2.
  • the bus voltage Vbus is a high voltage DC voltage.
  • the bus voltage Vbus is set to be within the range of the input voltage of the converter 6.
  • the bus voltage Vbus is, for example, a voltage of DC250V or more and DC450V or less.
  • the voltage value of the bus voltage Vbus may be fixed or may vary.
  • the power supply device 3 is a device that supplies electric power to the DC bus 2.
  • the power supply system 1 includes one power supply device 3.
  • the number of power supply devices 3 is not limited to one, and may be changed as needed.
  • the power supply device 3 includes a renewable energy power generation device 31 and a power conditioner 32.
  • the renewable energy power generation device 31 is a device that generates generated power Wre.
  • Examples of the renewable energy power generation device 31 include a solar power generation device, a wind power generation device, a hydroelectric power generation device, and a geothermal power generation device.
  • the renewable energy power generation device 31 is connected to the DC bus 2 via the power conditioner 32.
  • the renewable energy power generation device 31 generates a power generation voltage Vre having a predetermined voltage value, and outputs a power generation power Wre corresponding to the power generation voltage Vre.
  • the generated voltage Vre may be a DC voltage or an AC voltage.
  • the power conditioner 32 is a device that is connected to the DC bus 2 and converts the generated voltage Vre into the bus voltage Vbus.
  • the power conditioner 32 includes a DC / DC converter.
  • the power conditioner 32 includes an AC (Alternating Current) / DC converter.
  • the power conditioner 32 operates with, for example, the electric power (DC voltage) supplied from the power supply unit 9 described later.
  • the power conditioner 32 controls the generated power Wre by controlling the power generation operation of the renewable energy power generation device 31 based on the command from the power management device 10.
  • the power conditioner 32 converts the generated voltage Vre into the bus voltage Vbus and supplies the bus voltage Vbus to the DC bus 2 based on the command from the power management device 10.
  • the power conditioner 32 has a power measurement function for measuring the generated power Wre supplied from the renewable energy power generation device 31 to the DC bus 2.
  • the power conditioner 32 for example, periodically measures the generated power Wre.
  • the power conditioner 32 transmits the measured value of the generated power Wre to the power management device 10.
  • the auxiliary power supply device 4 is a device that supplies electric power to the DC bus 2.
  • the power supply system 1 includes one auxiliary power supply device 4.
  • the number of auxiliary power supply devices 4 is not limited to one, and may be changed as needed.
  • the auxiliary power supply device 4 includes a power generation device 41 and an AC / DC converter 42.
  • the power generation device 41 is a device that generates AC generated power Wg.
  • An example of the power generation device 41 is a diesel generator.
  • the power generation device 41 is connected to the DC bus 2 via an AC / DC converter 42.
  • the power management device 10 controls the start and stop of the power generation device 41.
  • the power generation device 41 is activated when a large amount of electric power is temporarily required to charge the storage battery 71 described later.
  • the power generation device 41 is configured to be able to generate electric power that can sufficiently charge the storage battery 71 while supplying the load electric power WL to the load device L.
  • the power generation device 41 generates a power generation voltage Vg having a predetermined voltage value in an operating state, and outputs a power generation power Wg corresponding to the power generation voltage Vg.
  • the generated voltage Vg is an AC voltage.
  • the AC / DC converter 42 is connected to the DC bus 2 and is a device that converts the generated voltage Vg into the bus voltage Vbus.
  • the AC / DC converter 42 operates with, for example, the electric power (DC voltage) supplied from the power supply unit 9 described later.
  • the AC / DC converter 42 controls the generated power Wg by controlling the power generation operation of the power generation device 41 based on the command from the power management device 10.
  • the AC / DC converter 42 converts the generated voltage Vg into the bus voltage Vbus and supplies the bus voltage Vbus to the DC bus 2 based on the command from the power management device 10.
  • the AC / DC converter 42 has a power measurement function for measuring the generated power Wg supplied from the power generation device 41 to the DC bus 2.
  • the AC / DC converter 42 for example, periodically measures the generated power Wg.
  • the AC / DC converter 42 transmits the measured value of the generated power Wg to the power management device 10.
  • the auxiliary power supply device 5 is a device that supplies electric power to the DC bus 2.
  • the auxiliary power supply device 5 includes a commercial power supply 51 and an AC / DC converter 52.
  • the commercial power supply 51 supplies system power Ws including system voltage Vs having a predetermined voltage value.
  • the system voltage Vs is an AC voltage.
  • the commercial power supply 51 is connected to the DC bus 2 via an AC / DC converter 52.
  • the AC / DC converter 52 is a device that is connected to the DC bus 2 and converts the system voltage Vs into the bus voltage Vbus.
  • the system voltage Vs is an AC voltage.
  • the AC / DC converter 52 operates with, for example, the electric power (DC voltage) supplied from the power supply unit 9 described later.
  • the AC / DC converter 52 converts the system voltage Vs into the bus voltage Vbus and supplies the bus voltage Vbus to the DC bus 2 based on the command from the power management device 10.
  • the AC / DC converter 52 has a power measurement function for measuring the system power Ws supplied from the commercial power supply 51 to the DC bus 2.
  • the AC / DC converter 52 periodically measures the system power Ws, for example.
  • the AC / DC converter 52 transmits the measured value of the system power Ws to the power management device 10.
  • auxiliary power supply device 4 and the auxiliary power supply device 5 can stably supply electric power, they are controlled to supply electric power when the electric power of the entire power supply system 1 is insufficient.
  • the converter 6 is connected to the DC bus 2 and is a device that converts the bus voltage Vbus into the load voltage VL.
  • the load voltage VL is a voltage supplied to the load device L.
  • the load device L is connected to the DC bus 2 via the converter 6.
  • the converter 6 operates with, for example, the electric power (DC voltage) supplied from the power supply unit 9 described later.
  • the power supply system 1 includes four converters 6. The number of converters 6 is not limited to four, and may be changed according to the number of load devices L.
  • the converter 6 When the converter 6 receives the start command from the power management device 10, the converter 6 converts the bus voltage Vbus into the load voltage VL and supplies the load voltage VL (load power WL) to the load device L.
  • the load device L When the load device L is a DC load device, the load voltage VL is a DC voltage, and the converter 6 is a DC / DC converter.
  • the load device L When the load device L is an AC load device, the load voltage VL is an AC voltage, and the converter 6 is a DC / AC converter.
  • the converter 6 receives the stop command from the power management device 10, the converter 6 stops the supply of the load voltage VL.
  • the converter 6 has a current limiting function that limits the load current supplied from the DC bus 2 to the load device L by an upper limit current value.
  • the upper limit current value is set by the power management device 10.
  • the converter 6 has a power measurement function for measuring the load power WL supplied from the DC bus 2 to the load device L based on the load voltage VL and the load current. The converter 6 periodically measures the load power WL, for example. The converter 6 transmits the measured value of the load power WL to the power management device 10.
  • the power storage device 7 is a device for accumulating the surplus power generated in the power supply system 1 and supplying the insufficient power generated in the power supply system 1.
  • surplus power equal to the magnitude (power value) of the differential power is generated.
  • the supplied electric power is the electric power supplied to the DC bus 2.
  • the supplied powers are the generated power Wre, the generated power Wg, and the grid power Ws.
  • Power Wc obtained by evenly dividing the surplus power by the number of power storage devices 7 is supplied to each power storage device 7 from the DC bus 2.
  • the differential power is smaller than 0, a shortage power equal to the magnitude of the differential power occurs. From each power storage device 7, the power Wc obtained by evenly dividing the insufficient power by the number of power storage devices 7 is discharged to the DC bus 2.
  • the power supply system 1 includes three power storage devices 7.
  • the number of power storage devices 7 is not limited to three, and may be appropriately changed as needed.
  • Each power storage device 7 includes a storage battery 71, a BMU (Battery Management Unit: battery management device) 72, and a bidirectional DC / DC converter 73 (second converter).
  • the storage battery 71 is a device that can be charged and discharged.
  • the storage battery 71 is connected to the DC bus 2 via a bidirectional DC / DC converter 73.
  • Examples of the storage battery 71 include a lithium ion battery, a NAS (sodium-sulfur) battery, a redox flow battery, a lead storage battery, and a nickel hydrogen battery.
  • the storage batteries 71 included in the plurality of power storage devices 7 are of the same type and have the same storage capacity.
  • the storage capacity is the maximum storage capacity that can be stored.
  • the storage batteries 71 included in the plurality of power storage devices 7 may be different types of storage batteries, or may have different storage capacities.
  • the storage battery 71 includes, for example, a plurality of battery cells.
  • the BMU72 is a device that manages the storage battery 71.
  • the BMU 72 has a function of measuring the battery voltage Vbat of the storage battery 71 and a function of measuring the current value of the charge / discharge current of the storage battery 71 and calculating the SOC (State of charge).
  • the BMU 72 may further have a function of measuring the cell voltage of a plurality of battery cells constituting the storage battery 71.
  • the BMU 72 may further have a function of measuring the number of charge / discharge cycles performed on the storage battery 71 and the current storage capacity of the storage battery 71.
  • the BMU 72 transmits the battery information of the storage battery 71 to the power management device 10.
  • the battery information includes the measured value of the battery voltage Vbat, the current value of the charge / discharge current, and the SOC.
  • the battery information may include the number of charge / discharge cycles that have been performed and the current storage capacity.
  • the battery information may include the temperature of the storage battery 71.
  • the BMU 72 periodically transmits battery
  • the bidirectional DC / DC converter 73 is connected to the DC bus 2 and is a device capable of bidirectionally converting the bus voltage Vbus and the battery voltage Vbat.
  • the bidirectional DC / DC converter 73 is provided between the storage battery 71 and the DC bus 2.
  • the battery voltage Vbat is the voltage of the storage battery 71.
  • a known bidirectional DC / DC converter can be used as the bidirectional DC / DC converter 73.
  • the bidirectional DC / DC converter 73 operates with, for example, the electric power (DC voltage) supplied from the power supply unit 9 described later.
  • the bidirectional DC / DC converter 73 is controlled by the power management device 10. Specifically, when the bidirectional DC / DC converter 73 receives a charging command from the power management device 10, the bidirectional DC / DC converter 73 converts the bus voltage Vbus into the battery voltage Vbat and causes the charging current to flow from the DC bus 2 to the storage battery 71. As a result, the storage battery 71 is charged. When the bidirectional DC / DC converter 73 receives the discharge command from the power management device 10, the bidirectional DC / DC converter 73 converts the battery voltage Vbat into the bus voltage Vbus and causes the discharge current to flow from the storage battery 71 to the DC bus 2. As a result, the storage battery 71 is discharged.
  • the bidirectional DC / DC converter 73 may charge or discharge the storage battery 71 by a constant current method, or may charge or discharge the storage battery 71 by a constant voltage method.
  • the bidirectional DC / DC converter 73 When the bidirectional DC / DC converter 73 receives a stop command from the power management device 10, the bidirectional DC / DC converter 73 stops its operation and shifts to a sleep state for reducing power consumption. When the bidirectional DC / DC converter 73 receives the charge command or the discharge command in the sleep state, the bidirectional DC / DC converter 73 wakes up from the sleep state and executes the charge process or the discharge process.
  • the bidirectional DC / DC converter 73 has a current limiting function that limits each current value of the charging current supplied to the storage battery 71 and the discharging current discharged from the storage battery 71 to the maximum current value (for example, 45A) or less of the storage battery 71. doing.
  • the bidirectional DC / DC converter 73 has a power measurement function for measuring power Wc.
  • the bidirectional DC / DC converter 73 for example, periodically measures the power Wc.
  • the bidirectional DC / DC converter 73 transmits the measured value of the power Wc to the power management device 10.
  • the power management device 10 is a device (controller) that manages the entire power supply system 1.
  • the power management device 10 is also referred to as an EMS (Energy Management System).
  • the power management device 10 is communicably connected to the power supply device 3, the auxiliary power supply device 4, the auxiliary power supply device 5, the converter 6, and the power storage device 7 via a communication line.
  • the communication line may be configured by either wire or wireless.
  • the power management device 10 may perform communication conforming to standards such as RS-232C, RS-485, CAN (Controller Area Network), and Ethernet (registered trademark).
  • the power management device 10 performs a voltage measurement process for measuring the bus voltage Vbus.
  • the power management device 10 may directly measure the bus voltage Vbus.
  • the bidirectional DC / DC converter 73 may measure the bus voltage Vbus and transmit the measured value to the power management device 10, so that the power management device 10 may indirectly measure the bus voltage Vbus.
  • the power management device 10 transmits a start command and a stop command to each of the power conditioner 32, the AC / DC converter 42, the AC / DC converter 52, the converter 6, and the bidirectional DC / DC converter 73.
  • the power management device 10 transmits a start command to the converter 6 to supply the converter 6 with a load voltage VL.
  • the power management device 10 stops the supply of the load voltage VL to the converter 6 by transmitting a stop command to the converter 6. The same applies to other converters.
  • the power management device 10 performs charge / discharge processing for charging / discharging the storage battery 71 by controlling the bidirectional DC / DC converter 73.
  • the power management device 10 performs charge / discharge processing according to the differential power.
  • the power management device 10 transmits a charging command to the bidirectional DC / DC converter 73, which is the differential power.
  • the surplus electric power is stored in the storage battery 71. That is, each storage battery 71 stores the power obtained by evenly dividing the surplus power according to the number of storage batteries 71.
  • the power management device 10 transmits a discharge command to the bidirectional DC / DC converter 73 to store the insufficient power in the storage battery 71. Release from. The power obtained by evenly dividing the insufficient power according to the number of storage batteries 71 is discharged from each storage battery 71.
  • the power management device 10 acquires the temperature inside the rack 20 in the power storage system 100 described later from a temperature sensor (not shown) and controls the temperature inside the rack 20. The details of the temperature control in the rack 20 will be described later.
  • FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the power management device shown in FIG.
  • the power management device 10 can be physically configured as a computer including hardware such as one or more processors 101, a memory 102, and a communication interface 103.
  • An example of the processor 101 is a CPU (Central Processing Unit).
  • the memory 102 may include a main storage device and an auxiliary storage device.
  • the main storage device is composed of RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), and the like.
  • Examples of the auxiliary storage device include a semiconductor memory and a hard disk device.
  • the communication interface 103 is a device that transmits / receives data to / from another device.
  • the communication interface 103 is composed of, for example, a communication module conforming to communication standards such as RS-232C, RS-485, and CAN, a network interface card (NIC), or a wireless communication module.
  • NIC network interface card
  • each hardware When the processor 101 reads and executes the program stored in the memory 102, each hardware operates under the control of the processor 101, and the data in the memory 102 is read and written. As a result, each functional unit shown in FIG. 4 of the power management device 10 is realized.
  • FIG. 3 is a front view schematically showing a power storage system including the power storage device shown in FIG.
  • the power storage system 100 shown in FIG. 3 is a rack-type system that houses the power storage device 7.
  • the power storage system 100 includes a power storage device 7, a breaker 8, a power supply unit 9, a power management device 10, and a rack 20.
  • the breaker 8 is a device for cutting off the electrical connection between each converter and the DC bus 2.
  • Examples of converters cut off by the breaker 8 include a bidirectional DC / DC converter 73, a power conditioner 32, an AC / DC converter 42, and an AC / DC converter 52.
  • the breaker 8 switches the connection state between each converter and the DC bus 2 between a conduction state and a cutoff state.
  • the breaker 8 electrically disconnects the bidirectional DC / DC converter 73 from the DC bus 2.
  • the breaker 8 electrically disconnects the power conditioner 32 from the DC bus 2.
  • the breaker 8 electrically disconnects the converter from the DC bus 2 when an unexpected abnormality such as an overcurrent or an overvoltage occurs in the converter.
  • the power supply unit 9 is a device for supplying electric power to each device in the power storage system 100.
  • the power supply unit 9 generates a DC voltage having a constant voltage value from the bus voltage Vbus of the DC bus 2, and supplies the DC voltage (power) to each device.
  • the voltage value of the DC voltage generated by the power supply unit 9 is, for example, 12V or 24V.
  • the rack 20 is a case that can be sealed.
  • the rack 20 is, for example, a 19-inch rack.
  • the rack 20 houses, for example, a power storage device 7, a breaker 8, a power supply unit 9, and a power management device 10.
  • a breaker 8, a power supply unit 9, a power management device 10, and a bidirectional DC / DC converter 73 are housed in the upper stage of the rack 20.
  • a battery unit 75 in which a storage battery 71 and a BMU 72 are integrated is housed in the lower stage of the rack 20.
  • the number of battery units 75 is larger than the number of bidirectional DC / DC converters 73, but in this example, three battery units 75 are provided for one bidirectional DC / DC converter 73. There is.
  • the rack 20 may further accommodate at least one of the power conditioner 32, the AC / DC converter 42, and the AC / DC converter 52.
  • the rack 20 includes a main body portion 21, a door portion 22, and a fan 23.
  • the main body 21 is a box-shaped member having openings on the front surface and the back surface.
  • the door portion 22 is a member that closes the opening of the main body portion 21.
  • two left and right door portions 22 are provided on each of the front surface and the back surface of the main body portion 21.
  • the fan 23 includes an intake fan that takes in air from the outside of the rack 20 to the inside and an exhaust fan that discharges air from the inside of the rack 20 to the outside.
  • the fan 23 is provided in the rack 20.
  • four fans 23 (two intake fans and two exhaust fans) are provided in the rack 20.
  • the number of fans 23 is not limited to four and can be changed as needed.
  • the intake fan is attached to, for example, the front door portion 22.
  • the exhaust fan is attached to, for example, the rear door portion 22.
  • the fan 23 may be attached to the side surface of the main body 21.
  • the air volume (number of operating units) of the fan 23 is controlled by the power management device 10.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of the power management device shown in FIG. As shown in FIG. 4, the power management device 10 functionally includes an acquisition unit 11, a calculation unit 12, an air volume control unit 13, and a charge / discharge control unit 14.
  • the acquisition unit 11 is a functional unit that acquires status information indicating the status of the power storage system 100. Examples of status information include the ambient temperature of the rack 20 and the amount of heat generated in the rack 20.
  • the acquisition unit 11 includes an acquisition unit 15 (first acquisition unit), an acquisition unit 16 (second acquisition unit), and an acquisition unit 17.
  • the acquisition unit 15 is a functional unit that acquires the ambient temperature of the rack 20 as status information.
  • the acquisition unit 15 acquires, for example, the temperature detected by a temperature sensor (not shown) provided on the outside of the rack 20 as the ambient temperature.
  • the temperature sensor is mounted in a location that is not affected by the exhaust heat from the rack 20 and other equipment.
  • the temperature sensor is attached to, for example, the outside of the intake fan of the rack 20, the bottom of the side surface of the main body 21, or a wall surface having a height of about 1000 mm.
  • the acquisition unit 16 is a functional unit that acquires the amount of heat generated in the rack 20 as status information. For example, the acquisition unit 16 acquires the measured value of the power Wc between the DC bus 2 and the bidirectional DC / DC converter 73 from each bidirectional DC / DC converter 73, and acquires the measured value of the power Wc and the bidirectional DC / DC converter 73.
  • the calorific value in the bidirectional DC / DC converter 73 is calculated based on the conversion efficiency of the DC converter 73. Specifically, the acquisition unit 16 calculates the calorific value by multiplying the measured value of the power Wc and the conversion efficiency and subtracting the multiplication result from the measured value of the power Wc.
  • the acquisition unit 16 calculates the amount of heat generated in each converter in the same manner as the bidirectional DC / DC converter 73. do.
  • the acquisition unit 16 acquires the total amount of heat generated in the device housed in the rack 20 as the amount of heat generated in the rack 20.
  • the acquisition unit 17 is a functional unit that acquires the temperature (internal temperature) in the rack 20 as status information.
  • the acquisition unit 17 acquires, for example, the temperature detected by a temperature sensor (not shown) provided inside the rack 20 as the internal temperature.
  • the temperature sensor is attached to, for example, the vicinity of the exhaust fan inside the rack 20 or the upper surface of the storage battery 71.
  • the acquisition unit 17 may acquire the temperature included in the battery information received from the BMU 72 as the internal temperature.
  • the calculation unit 12 is a functional unit that calculates the target temperature in the rack 20 and the upper limit charging depth of the storage battery 71 based on the allowable capacity deterioration rate of the storage battery 71.
  • the permissible capacity deterioration rate is the maximum deterioration rate (decrease rate) of the storage capacity that can be tolerated per one charge / discharge cycle.
  • the allowable capacity deterioration rate is set to a value capable of maintaining the capacity retention rate in a specified number of cycles (for example, 5000 cycles) at or above a predetermined target value.
  • One charge / discharge cycle means a series of flows from the start of one charge process to the end of one discharge process.
  • Capacity degradation rate per cycle Lc (unit:%), using a power storage capacitor Cs n + 1 after the power storage capacity after n cycles Cs n and (n + 1) cycle, represented by the formula (1).
  • the storage capacity Cs n is 100Ah and the storage capacity Cs n + 1 is 99.99Ah, it is 0.01%.
  • the upper limit charging depth is the upper limit of the charging depth.
  • the charging depth is an index indicating the degree of charging.
  • the ratio of the stored amount to the stored capacity is used. For example, the charging depth when the storage battery 71 is fully charged is 1 (100%), and the charging depth when the storage battery 71 is in the discharged end state is 0 (0%).
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the cycle characteristics of the storage battery shown in FIG.
  • the cycle characteristic is a characteristic showing the relationship between the number of charge / discharge cycles and the capacity retention rate.
  • the horizontal axis of FIG. 5 indicates the number of charge / discharge cycles (unit: times).
  • the vertical axis of FIG. 5 indicates the capacity retention rate (unit:%).
  • the capacity retention rate is the ratio of the amount of electricity stored to the initial storage capacity. The capacity retention rate is obtained, for example, by dividing the stored amount by the initial stored capacity.
  • the characteristic C1 is a cycle characteristic when the storage battery 71 is used at room temperature (25 degrees) and the storage battery 71 is charged with the charging depth as 100%.
  • the characteristic C2 is a cycle characteristic when the storage battery 71 is used at a high temperature and the storage battery 71 is charged with the charging depth as 100%.
  • the characteristic C3 is a cycle characteristic when the storage battery 71 is used at room temperature (25 degrees) and the storage battery 71 is charged with a charging depth of 92%.
  • FIG. 5 when the storage battery 71 is used at a high temperature, the deterioration rate of the storage capacity per one charge / discharge cycle is large, and after 5000 cycles, the capacity retention rate decreases to about 47%.
  • the storage battery 71 is charged at a low charging depth, the deterioration rate of the storage capacity per one charge / discharge cycle is small. Therefore, although the initial storage amount is small, the capacity retention rate after 5000 cycles is about 78%.
  • the calculation unit 12 calculates the number of executed cycles and the current storage capacity of the storage battery 71 from the usage history of the storage battery 71. Then, the calculation unit 12 maintains the capacity retention rate in the specified number of cycles (for example, 5000 cycles) at or above a predetermined target value based on the number of executed cycles and the current storage capacity of the storage battery 71. Set the allowable capacity deterioration rate to a value that allows.
  • the target value (target capacity retention rate) of the capacity retention rate in the specified number of cycles is set in advance.
  • the calculation unit 12 obtains the number of remaining cycles by subtracting the number of executed cycles from the specified number of cycles. Then, the calculation unit 12 determines the minimum capacity deterioration of the capacity deterioration rate at which the capacity retention rate becomes equal to or higher than the target capacity retention rate when the storage capacity decreases at a predetermined capacity deterioration rate for each cycle of the number of remaining cycles. The rate is calculated as the allowable capacity deterioration rate.
  • the allowable capacity deterioration rate is set to a small value.
  • the allowable capacity deterioration rate is set to a large value.
  • the calculation unit 12 may set the allowable capacity deterioration rate to a fixed value regardless of the deterioration of the storage capacity.
  • the user may set the allowable capacity deterioration rate.
  • the calculation unit 12 may set the allowable capacity deterioration rate based on the storage battery 71 having the worst performance (that is, the smallest storage capacity).
  • the calculation unit 12 may set the permissible capacity deterioration rate based on the average value of the storage capacities of the plurality of storage batteries 71.
  • the calculation unit 12 calculates, for example, the target temperature T and the upper limit charging depth UV so that the calculation allowable capacity deterioration rate Ls is equal to or less than the allowable capacity deterioration rate La.
  • the eigenvalue A is the deterioration rate of the storage capacity per cycle when the temperature inside the rack 20 is 25 degrees and the storage battery 71 is used.
  • the eigenvalue A is an eigenvalue derived from the characteristics of the storage battery 71.
  • the calculation unit 12 When the calculation unit 12 receives the target temperature recalculation command from the air volume control unit 13, the calculation unit 12 recalculates the target temperature T and the upper limit charging depth UV so that the calculation allowable capacity deterioration rate Ls is equal to or less than the allowable capacity deterioration rate La. do. Specifically, the calculation unit 12 raises the target temperature T within a range in which the calculation allowable capacity deterioration rate Ls is equal to or less than the allowable capacity deterioration rate La.
  • the air volume control unit 13 is a functional unit that controls the air volume of the fan 23 based on the status information and the target temperature.
  • the air volume control unit 13 calculates the required air volume based on the situation information and the target temperature, and controls the fan based on the required air volume.
  • the air volume control unit 13 calculates the required air volume by using, for example, a calculation formula with the calorific value, the ambient temperature, and the target temperature as variables.
  • the calorific value shown in FIG. 6 is a value standardized at the maximum value.
  • the dimensions of the rack 20, the effective area of the rack 20, the material of the rack 20 (thermal conductivity), the thickness of each part (main body 21 and door 22) constituting the rack 20, the specific gravity of air, the constant pressure specific heat of air, and The required air volume can also change depending on the heat transfer coefficient and the like. However, since these values are fixed values, they are included as fixed values in the above formula.
  • the air volume control unit 13 operates the fan 23 by, for example, determining the number of fans 23 (required number) required to obtain the required air volume and transmitting an operation command to the required number of fans 23.
  • the air volume control unit 13 transmits an operation command to, for example, an exhaust fan of one of the four fans 23.
  • the air volume control unit 13 transmits an operation command to, for example, one intake fan and one exhaust fan out of the four fans 23.
  • the air volume control unit 13 transmits an operation command to, for example, one intake fan and two exhaust fans out of the four fans 23.
  • the air volume control unit 13 transmits an operation command to, for example, one intake fan and two exhaust fans out of the four fans 23.
  • the air volume control unit 13 transmits an operation command to the four fans 23.
  • the required number of fans 23 is determined on the assumption that the air volume of one fan 23 is 2.2 m 3 / min. If the air volume control unit 13 cannot obtain the required air volume even after operating all the fans 23 included in the power storage system 100, the air volume control unit 13 instructs the calculation unit 12 to recalculate the target temperature in order to raise the target temperature. Is output.
  • the air volume control unit 13 When the internal temperature inside the rack 20 is higher than the target temperature, the air volume control unit 13 operates all the fans 23 by transmitting an operation command to all the fans 23. When the internal temperature inside the rack 20 is lower than the target temperature by a predetermined temperature (for example, 10 degrees) or more, the air volume control unit 13 sends a stop command to the operating fans 23 to all the fans 23. Stop it.
  • a predetermined temperature for example, 10 degrees
  • the charge / discharge control unit 14 is a functional unit that controls the charge / discharge of the storage battery 71.
  • the charge / discharge control unit 14 charges the storage battery 71 at the upper limit charging depth. Specifically, the charge / discharge control unit 14 transmits a charging command including the upper limit charging depth to the bidirectional DC / DC converter 73, and the bidirectional DC / DC converter 73 charges the storage battery 71 at a charging depth equal to or less than the upper limit charging depth. Charge.
  • the charge / discharge control unit 14 may charge each of the plurality of battery cells included in the storage battery 71 at the upper limit charging depth.
  • the charge / discharge control unit 14 transmits a charging command including the upper limit charging depth to the bidirectional DC / DC converter 73, and the bidirectional DC / DC converter 73 charges each battery cell at a charging depth equal to or less than the upper limit charging depth. To charge.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a series of processes of the temperature control method performed by the power management device shown in FIG. The series of processes shown in FIG. 7 is repeated for each charge / discharge cycle.
  • the acquisition unit 11 acquires the status information (step S11). Specifically, the acquisition unit 15 acquires the ambient temperature of the rack 20 as status information (step S111). The acquisition unit 15 acquires, for example, the temperature detected by a temperature sensor (not shown) provided on the outside of the rack 20 as the ambient temperature. Then, the acquisition unit 15 outputs the ambient temperature to the air volume control unit 13.
  • the acquisition unit 16 acquires the amount of heat generated in the rack 20 as status information (step S112). For example, the acquisition unit 16 acquires the total calorific value of the device housed in the rack 20 as the calorific value in the rack 20. Then, the acquisition unit 16 outputs the calorific value to the air volume control unit 13.
  • the acquisition unit 17 acquires the internal temperature inside the rack 20 as status information (step S113).
  • the acquisition unit 17 acquires, for example, the temperature detected by a temperature sensor (not shown) provided inside the rack 20 as the internal temperature. Then, the acquisition unit 17 outputs the internal temperature to the air volume control unit 13.
  • step S12 the calculation unit 12 calculates the target temperature in the rack 20 and the upper limit charging depth of the storage battery 71 (step S12).
  • step S12 first, the calculation unit 12 calculates the number of executed cycles and the current storage capacity of the storage battery 71 from the usage history of the storage battery 71. Then, the calculation unit 12 can maintain the capacity retention rate in the specified number of cycles to a predetermined target value (target capacity retention rate) or more based on the number of executed cycles and the current storage capacity of the storage battery 71. Set the allowable capacity deterioration rate to a possible value.
  • the calculation unit 12 calculates the target temperature T and the upper limit charging depth UV so that the calculation allowable capacity deterioration rate Ls is equal to or less than the allowable capacity deterioration rate La by using the above formula (2). Then, the calculation unit 12 outputs the target temperature to the air volume control unit 13 and outputs the upper limit charging depth to the charge / discharge control unit 14.
  • the air volume control unit 13 receives the ambient temperature from the acquisition unit 15, the calorific value from the acquisition unit 16, and receives the target temperature from the calculation unit 12, based on the calorific value, the ambient temperature, and the target temperature.
  • the required air volume is calculated (step S13). For example, the air volume control unit 13 calculates the required air volume by using a calculation formula with the calorific value, the ambient temperature, and the target temperature as variables.
  • the air volume control unit 13 determines whether or not the required air volume can be obtained (step S14).
  • the air volume control unit 13 determines the number of fans 23 (required number) required to obtain the required air volume, and when the required number is larger than the total number of fans 23 included in the power storage system 100, the required air volume can be obtained. It is determined that this is not possible (step S14; NO), and a recalculation command for the target temperature is output to the calculation unit 12.
  • the calculation unit 12 recalculates the target temperature and the upper limit charging depth within the range satisfying the equation (2) (step S12). At this time, the calculation unit 12 calculates a target temperature higher than the previously calculated target temperature. Then, the processes of step S13 and step S14 are performed.
  • step S14 the air volume control unit 13 determines that the required air volume can be obtained when the required number of units is equal to or less than the total number of fans 23 included in the power storage system 100 (step S14; YES), and the air volume of the fans 23. Control is performed (step S15).
  • step S15 the air volume control unit 13 operates the fans 23 by transmitting an operation command to the required number of fans 23.
  • step S15 the air volume control unit 13 operates all the fans 23 when the internal temperature in the rack 20 is higher than the target temperature. Further, when the internal temperature inside the rack 20 is lower than the target temperature by a predetermined temperature (here, 10 degrees) or more, the air volume control unit 13 sends a stop command to the operating fan 23 to all of them. Stop the fan 23.
  • a predetermined temperature here, 10 degrees
  • step S16 the charge / discharge control unit 14 transmits a charging command including the upper limit charging depth to the bidirectional DC / DC converter 73, and when the bidirectional DC / DC converter 73 receives the charging command, the charging / discharging control unit 14 is equal to or less than the upper limit charging depth.
  • the storage battery 71 is charged at the charging depth.
  • the power management device 10 determines the air volume of the fan 23 based on the target temperature in the rack 20 calculated based on the allowable capacity deterioration rate of the storage battery 71 and the status information indicating the status of the power storage system 100. Control.
  • the power management device 10 controls the charging of the storage battery 71 based on the upper limit charging depth calculated based on the allowable capacity deterioration rate of the storage battery 71.
  • Steps S111 to S113 may be performed in any order. Each step of steps S111 to S113 may be performed in parallel with other steps. Step S11 may be performed after step S12 or in parallel with step S12. Step S16 may be performed before step S15 or in parallel with step S15.
  • Example 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 the power storage system 100 shown in FIG. 2 was used.
  • the temperature control the temperature control method shown in FIG. 7 is used in Examples 1 to 5, all (4) fans are always operated in Comparative Example 1, and the temperature in the rack is used in Comparative Example 2. All fans were shut down when the temperature fell below the target temperature by 2 degrees.
  • the values such as the ambient temperature and the calorific value used in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 are as follows.
  • Example 1 The ambient temperature was 37 degrees and the calorific value (normalized value at the maximum value) was 1. Then, the permissible capacity deterioration rate was set to 0.0150%, the target temperature was set to 44 degrees, and the upper limit charging depth of the storage battery 71 was set to 1 (100%).
  • Example 2 The ambient temperature was 37 degrees and the calorific value (normalized value at the maximum value) was 0.6. Then, the allowable capacity deterioration rate was set to 0.0150%, the target temperature was set to 44 degrees, and the upper limit charging depth of the storage battery 71 was set to 1 (100%).
  • Example 3 The ambient temperature was 37 degrees, and the calorific value (normalized value at the maximum value) was 1. Then, the permissible capacity deterioration rate was set to 0.0160%, the target temperature was set to 45 degrees, and the upper limit charging depth of the storage battery 71 was set to 1 (100%).
  • Example 4 The ambient temperature was 37 degrees, and the calorific value (normalized value at the maximum value) was 1. Then, the allowable capacity deterioration rate was set to 0.0160%, the target temperature was set to 49 degrees, and the upper limit charging depth of the storage battery 71 was set to 0.9 (90%).
  • Example 5 The ambient temperature was 37 degrees and the calorific value (normalized value at the maximum value) was 1. Then, the allowable capacity deterioration rate was set to 0.0160%, the target temperature was set to 49 degrees, and the upper limit charging depth of the battery cell was set to 0.9 (90%).
  • the capacity deterioration rate Lc 100 is calculated by the equation (3) using the initial storage capacity Cs 0 and the storage capacity Cs 100 after 100 cycles.
  • the capacity retention rate after 1000 cycles was calculated by estimating the storage capacity after 1000 cycles from the capacity deterioration rate Lc 100 after 100 cycles and dividing the storage capacity after 1000 cycles by the initial storage capacity. ..
  • Example 1 since the number of operating fans was 2, the power consumption was 0.50. In the second embodiment, the number of operating fans was one, so the power consumption was 0.25. In Examples 3 to 5, the number of operating fans was one, but the temperature inside the rack became 10 degrees or more lower than the target temperature, and the fans were temporarily stopped. Therefore, the power consumption of Example 3 was 0.22, and the power consumption of Examples 4 and 5 was 0.17. As described above, the power consumption of Examples 1 to 5 could be reduced to less than half as compared with the power consumption of Comparative Example 1.
  • the air volume of the fan 23 is controlled based on the status information indicating the status of the power storage system 100 and the target temperature in the rack 20.
  • the target temperature in the rack 20 is calculated based on the allowable capacity deterioration rate of the storage battery 71. Since this allowable capacity deterioration rate is set to a value that can secure the capacity retention rate in a specified number of cycles, an appropriate target temperature can be obtained from the viewpoint of the capacity retention rate (improvement of cycle characteristics). As a result, it is possible to improve the temperature control in the rack 20.
  • the ambient temperature of the rack 20 and the amount of heat generated in the rack 20 can affect the temperature inside the rack 20. Therefore, by considering the ambient temperature of the rack 20 and the amount of heat generated in the rack 20, it is possible to further improve the temperature control in the rack 20.
  • the upper limit charging depth of the storage battery 71 may affect the deterioration rate of the storage capacity.
  • the calculation unit 12 calculates the upper limit charging depth of the storage battery 71 based on the allowable capacity deterioration rate, and the charge / discharge control unit 14 charges the storage battery 71 at the upper limit charging depth. Therefore, by charging the storage battery 71 at the upper limit charging depth that satisfies the allowable capacity deterioration rate, it is possible to secure the capacity retention rate in the specified number of cycles.
  • the upper limit charging depth of the battery cell can affect the deterioration rate of the storage capacity of the battery cell.
  • the charge / discharge control unit 14 can secure the capacity retention rate in a predetermined number of cycles.
  • the air volume control unit 13 calculates the required air volume based on the situation information and the target temperature, and controls the air volume of the fan 23 based on the required air volume.
  • the temperature inside the rack 20 can be set to the target temperature by adjusting the air volume (operating number) of the fans 23 so as to satisfy the required air volume.
  • the calculation unit 12 raises the target temperature within a range satisfying the allowable capacity deterioration rate.
  • the higher the target temperature the smaller the required air volume. Therefore, by raising the target temperature, it is possible to increase the possibility that the required air volume can be obtained.
  • the power management device and the power storage system according to the present disclosure are not limited to the above embodiments.
  • the power supply system 1 does not have to include at least one of the auxiliary power supply device 4 and the auxiliary power supply device 5.
  • the power supply system 1 does not include the auxiliary power supply device 5
  • the power supply system 1 is also referred to as a stand-alone DC power supply system.
  • At least one of the power conditioner 32, the AC / DC converter 42, the AC / DC converter 52, the converter 6, and the bidirectional DC / DC converter 73 does not have to have a power measurement function.
  • the power management device 10 may acquire the measured value of each power from the measured value of the voltage measured by the voltage sensor and the measured value of the current measured by the current sensor.
  • the power management device 10 may be composed of one device that is physically or logically coupled, or may be composed of a plurality of devices that are physically or logically separated from each other.
  • the power management device 10 may be realized by a plurality of computers distributed on a network as in cloud computing.
  • the power management device 10 may be provided outside the rack 20. That is, the power management device 10 does not have to be housed in the rack 20.
  • the air volume control unit 13 controls (adjusts) the air volume by changing the number of operating fans 23, but controls (adjusts) the air volume by changing the rotation speed of the fan 23. May be good.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

電力管理装置は、蓄電池を含む蓄電装置と蓄電装置を収容する筐体とを備える蓄電システムにおける筐体内の温度を制御する電力管理装置であって、蓄電システムの状況を示す状況情報を取得する取得部と、蓄電池の許容容量劣化率に基づいて、筐体内の目標温度を算出する算出部と、状況情報及び目標温度に基づいて、筐体に設けられたファンの風量を制御する風量制御部と、を備える。

Description

電力管理装置、及び蓄電システム
 本開示は、電力管理装置、及び蓄電システムに関する。
 筐体内に複数の蓄電池を収容した蓄電システムが知られている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。このような蓄電システムでは、筐体内の温度が所定の目標温度範囲内に収まるようにファンが制御される。
特開2015-195159号公報 特開2010-182541号公報
 蓄電池の充放電を繰り返すと、蓄電池の蓄電容量が減少することが知られている。充放電のサイクル数が規定回数に達したときに、容量保持率が所定値以上であることが求められる。上述の蓄電システムでは、筐体内の目標温度範囲が予め定められている。しかしながら、筐体内の温度に応じて蓄電容量の劣化率が変化し得る。したがって、規定サイクル数における容量保持率を確保するという観点からは、適切な温度管理が行われていない可能性があり、改善の余地がある。
 本開示は、筐体内の温度管理を改善可能な電力管理装置、及び蓄電システムを説明する。
 本開示の一側面に係る電力管理装置は、蓄電池を含む蓄電装置と蓄電装置を収容する筐体とを備える蓄電システムにおける筐体内の温度を制御する装置である。この電力管理装置は、蓄電システムの状況を示す状況情報を取得する取得部と、蓄電池の許容容量劣化率に基づいて、筐体内の目標温度を算出する算出部と、状況情報及び目標温度に基づいて、筐体に設けられたファンの風量を制御する風量制御部と、を備える。
 この電力管理装置では、蓄電システムの状況を示す状況情報と、筐体内の目標温度と、に基づいてファンの風量が制御される。筐体内の目標温度は、蓄電池の許容容量劣化率に基づいて算出される。この許容容量劣化率は、規定サイクル数における容量保持率を確保することが可能な値に設定されているので、容量保持率の観点から適切な目標温度を得ることができる。その結果、筐体内の温度管理を改善することが可能となる。
 取得部は、状況情報として筐体の周囲温度を取得する第1取得部と、状況情報として筐体内における発熱量を取得する第2取得部と、を含んでもよい。筐体の周囲温度及び筐体内の発熱量は、筐体内の温度に影響を及ぼし得る。したがって、筐体の周囲温度及び筐体内の発熱量を考慮することで、筐体内の温度管理をさらに改善することが可能となる。
 上記電力管理装置は、蓄電池の充放電を制御する充放電制御部をさらに備えてもよい。算出部は、許容容量劣化率に基づいて、蓄電池の上限充電深度をさらに算出してもよい。充放電制御部は、上限充電深度で蓄電池を充電させてもよい。蓄電池の上限充電深度は、蓄電容量の劣化率に影響を及ぼし得る。したがって、例えば、許容容量劣化率を満たす上限充電深度で蓄電池を充電することによって、規定サイクル数における容量保持率を確保することが可能となる。
 蓄電池は、複数の電池セルを含んでもよい。充放電制御部は、上限充電深度で複数の電池セルのそれぞれを充電させてもよい。電池セルの上限充電深度は、電池セルの蓄電容量の劣化率に影響を及ぼし得る。したがって、個々の電池セルを上限充電深度で充電することによって、規定サイクル数における容量保持率を確保することが可能となる。
 風量制御部は、状況情報及び目標温度に基づいて必要風量を算出してもよく、必要風量に基づいてファンを制御してもよい。例えば、ファンの風量が必要風量を満たすように調整されることで、筐体内の温度が目標温度に設定され得る。
 算出部は、ファンによって必要風量を得ることができない場合、許容容量劣化率を満たす範囲内で目標温度を上げてもよい。目標温度が高いほど、必要風量が減少する。したがって、目標温度を上げることによって、必要風量が得られる可能性を高めることができる。
 本開示の別の側面に係る蓄電システムは、蓄電池を含む蓄電装置と、蓄電装置を収容する筐体と、筐体に設けられたファンと、筐体内の温度を制御する電力管理装置と、を備える。電力管理装置は、蓄電池の許容容量劣化率に基づいて算出された筐体内の目標温度と、蓄電システムの状況を示す状況情報と、に基づいてファンの風量を制御する。
 この蓄電システムでは、蓄電システムの状況を示す状況情報と、筐体内の目標温度と、に基づいてファンの風量が制御される。筐体内の目標温度は、蓄電池の許容容量劣化率に基づいて算出される。この許容容量劣化率は、規定サイクル数における容量保持率を確保することが可能な値に設定されているので、容量保持率の観点から適切な目標温度を得ることができる。その結果、筐体内の温度管理を改善することが可能となる。
 本開示の各側面及び各実施形態によれば、筐体内の温度管理を改善することができる。
図1は、一実施形態に係る蓄電システムを含む給電システムを概略的に示す構成図である。 図2は、図1に示される電力管理装置のハードウェア構成図である。 図3は、図1に示される蓄電装置を含む蓄電システムを概略的に示す正面図である。 図4は、図1に示される電力管理装置の機能ブロック図である。 図5は、図1に示される蓄電池のサイクル特性の例を示す図である。 図6は、ファンの必要台数の決定方法を説明するための図である。 図7は、図1に示される電力管理装置が行う温度制御方法の一連の処理を示すフローチャートである。
 以下、図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。なお、図面の説明において同一要素には同一符号が付され、重複する説明は省略される。
 図1は、一実施形態に係る蓄電システムを含む給電システムを概略的に示す構成図である。図1に示される給電システム1は、負荷機器Lに負荷電力WL(負荷電圧VL)を供給するシステムである。本実施形態では、給電システム1は、直流給電システムである。負荷機器Lは、直流電圧で動作する直流負荷機器であってもよく、交流電圧で動作する交流負荷機器であってもよい。直流負荷機器の例としては、LED(Light Emission Diode)照明器、DC(Direct Current)ファン、及びパーソナルコンピュータが挙げられる。交流負荷機器の例としては、洗濯機、冷蔵庫、及びエアーコンディショナが挙げられる。給電システム1は、直流バス2と、1又は複数の電源装置3と、1又は複数の補助電源装置4と、補助電源装置5と、1又は複数のコンバータ6と、1又は複数の蓄電装置7と、電力管理装置10と、を備える。
 直流バス2は、直流電力を供給する直流給電を行うための母線として機能するバスである。直流バス2は、電源装置3、補助電源装置4、補助電源装置5、蓄電装置7、及び負荷機器Lの設置場所に亘って敷設されている。直流バス2にはバス電圧Vbusが供給される。バス電圧Vbusは、高圧の直流電圧である。バス電圧Vbusは、コンバータ6の入力電圧の範囲に含まれるように設定される。バス電圧Vbusは、例えば、DC250V以上DC450V以下の電圧である。バス電圧Vbusの電圧値は、固定されていてもよく、変動してもよい。
 電源装置3は、直流バス2に電力を供給する装置である。本実施形態では、給電システム1は、1つの電源装置3を備えている。電源装置3の数は、1つに限られず、必要に応じて適宜変更され得る。電源装置3は、再生可能エネルギー発電装置31と、パワーコンディショナー32と、を含む。
 再生可能エネルギー発電装置31は、発電電力Wreを生成する装置である。再生可能エネルギー発電装置31の例としては、太陽光発電装置、風力発電装置、水力発電装置、及び地熱発電装置が挙げられる。再生可能エネルギー発電装置31は、パワーコンディショナー32を介して、直流バス2に接続されている。再生可能エネルギー発電装置31は、所定の電圧値の発電電圧Vreを生成し、発電電圧Vreに応じた発電電力Wreを出力する。発電電圧Vreは、直流電圧でもよく、交流電圧でもよい。
 パワーコンディショナー32は、直流バス2に接続されており、発電電圧Vreをバス電圧Vbusに変換する装置である。発電電圧Vreが直流電圧である場合、パワーコンディショナー32は、DC/DCコンバータを含む。発電電圧Vreが交流電圧である場合、パワーコンディショナー32は、AC(Alternating Current)/DCコンバータを含む。パワーコンディショナー32は、例えば、後述の電源ユニット9から供給される電力(直流電圧)で動作する。パワーコンディショナー32は、電力管理装置10からの指令に基づき、再生可能エネルギー発電装置31の発電動作を制御することで、発電電力Wreを制御する。パワーコンディショナー32は、電力管理装置10からの指令に基づき、発電電圧Vreをバス電圧Vbusに変換し、バス電圧Vbusを直流バス2に供給する。
 パワーコンディショナー32は、再生可能エネルギー発電装置31から直流バス2に供給されている発電電力Wreを計測する電力計測機能を有している。パワーコンディショナー32は、例えば、周期的に発電電力Wreを計測する。パワーコンディショナー32は、発電電力Wreの計測値を電力管理装置10に送信する。
 補助電源装置4は、直流バス2に電力を供給する装置である。本実施形態では、給電システム1は、1つの補助電源装置4を備えている。補助電源装置4の数は、1つに限られず、必要に応じて適宜変更され得る。補助電源装置4は、発電装置41と、AC/DCコンバータ42と、を含む。
 発電装置41は、交流の発電電力Wgを生成する装置である。発電装置41の例としては、ディーゼル発電機が挙げられる。発電装置41は、AC/DCコンバータ42を介して直流バス2に接続されている。電力管理装置10によって、発電装置41の起動及び停止が制御される。例えば、発電装置41は、後述の蓄電池71を充電するために、多くの電力が一時的に必要なときに起動される。この場合、発電装置41は、負荷機器Lに負荷電力WLを供給しつつ、蓄電池71を十分に充電可能な電力を発電可能に構成されている。発電装置41は、動作状態において、所定の電圧値の発電電圧Vgを生成し、発電電圧Vgに応じた発電電力Wgを出力する。発電電圧Vgは交流電圧である。
 AC/DCコンバータ42は、直流バス2に接続されており、発電電圧Vgをバス電圧Vbusに変換する装置である。AC/DCコンバータ42は、例えば、後述の電源ユニット9から供給される電力(直流電圧)で動作する。AC/DCコンバータ42は、電力管理装置10からの指令に基づき、発電装置41の発電動作を制御することで、発電電力Wgを制御する。AC/DCコンバータ42は、電力管理装置10からの指令に基づき、発電電圧Vgをバス電圧Vbusに変換し、バス電圧Vbusを直流バス2に供給する。
 AC/DCコンバータ42は、発電装置41から直流バス2に供給されている発電電力Wgを計測する電力計測機能を有している。AC/DCコンバータ42は、例えば、周期的に発電電力Wgを計測する。AC/DCコンバータ42は、発電電力Wgの計測値を電力管理装置10に送信する。
 補助電源装置5は、直流バス2に電力を供給する装置である。補助電源装置5は、商用電源51と、AC/DCコンバータ52と、を含む。商用電源51は、所定の電圧値の系統電圧Vsを含む系統電力Wsを供給する。系統電圧Vsは交流電圧である。商用電源51は、AC/DCコンバータ52を介して直流バス2に接続されている。
 AC/DCコンバータ52は、直流バス2に接続されており、系統電圧Vsをバス電圧Vbusに変換する装置である。系統電圧Vsは、交流電圧である。AC/DCコンバータ52は、例えば、後述の電源ユニット9から供給される電力(直流電圧)で動作する。AC/DCコンバータ52は、電力管理装置10からの指令に基づき、系統電圧Vsをバス電圧Vbusに変換し、バス電圧Vbusを直流バス2に供給する。AC/DCコンバータ52は、商用電源51から直流バス2に供給されている系統電力Wsを計測する電力計測機能を有している。AC/DCコンバータ52は、例えば、周期的に系統電力Wsを計測する。AC/DCコンバータ52は、系統電力Wsの計測値を電力管理装置10に送信する。
 補助電源装置4及び補助電源装置5は、安定的に電力を供給することが可能であるので、給電システム1全体の電力が不足している場合に電力を供給するよう制御される。
 コンバータ6は、直流バス2に接続されており、バス電圧Vbusを負荷電圧VLに変換する装置である。負荷電圧VLは、負荷機器Lに供給される電圧である。負荷機器Lは、コンバータ6を介して直流バス2に接続されている。コンバータ6は、例えば、後述の電源ユニット9から供給される電力(直流電圧)で動作する。本実施形態では、給電システム1は、4つのコンバータ6を備えている。コンバータ6の数は、4つに限られず、負荷機器Lの数に応じて変更され得る。
 コンバータ6は、電力管理装置10から起動指令を受信した場合、バス電圧Vbusを負荷電圧VLに変換し、負荷電圧VL(負荷電力WL)を負荷機器Lに供給する。負荷機器Lが直流負荷機器である場合、負荷電圧VLは直流電圧であり、コンバータ6はDC/DCコンバータである。負荷機器Lが交流負荷機器である場合、負荷電圧VLは交流電圧であり、コンバータ6はDC/ACコンバータである。コンバータ6は、電力管理装置10から停止指令を受信した場合、負荷電圧VLの供給を停止する。
 コンバータ6は、直流バス2から負荷機器Lに供給される負荷電流を上限電流値で制限する電流制限機能を有している。上限電流値は、電力管理装置10によって設定される。コンバータ6は、負荷電圧VL及び負荷電流に基づき、直流バス2から負荷機器Lに供給されている負荷電力WLを計測する電力計測機能を有している。コンバータ6は、例えば、周期的に負荷電力WLを計測する。コンバータ6は、負荷電力WLの計測値を電力管理装置10に送信する。
 蓄電装置7は、給電システム1で生じた余剰電力を蓄積し、給電システム1で生じた不足電力を供給するための装置である。供給電力の総和から負荷電力WLの総和を引くことによって得られる差分電力が0より大きい場合には、差分電力の大きさ(電力値)に等しい余剰電力が生じる。供給電力は、直流バス2に供給される電力である。本実施形態では、供給電力は、発電電力Wre、発電電力Wg、及び系統電力Wsである。各蓄電装置7には、蓄電装置7の数で余剰電力を均等に分割することによって得られる電力Wcが直流バス2から供給される。差分電力が0より小さい場合には、差分電力の大きさに等しい不足電力が生じる。各蓄電装置7からは、蓄電装置7の数で不足電力を均等に分割することによって得られる電力Wcが直流バス2に放出される。
 本実施形態では、給電システム1は、3つの蓄電装置7を備えている。蓄電装置7の数は、3つに限られず、必要に応じて適宜変更され得る。各蓄電装置7は、蓄電池71と、BMU(Battery Management Unit:電池管理装置)72と、双方向DC/DCコンバータ73(第2コンバータ)と、を含む。
 蓄電池71は、充放電可能な装置である。蓄電池71は、双方向DC/DCコンバータ73を介して直流バス2に接続されている。蓄電池71の例としては、リチウムイオン電池、NAS(ナトリウム硫黄)電池、レドックスフロー電池、鉛蓄電池、及びニッケル水素電池が挙げられる。本実施形態では、複数の蓄電装置7に含まれる蓄電池71は、互いに同種で、かつ同じ蓄電容量を有している。蓄電容量は、蓄電可能な最大の蓄電量である。複数の蓄電装置7に含まれる蓄電池71は、互いに異なる種類の蓄電池でもよく、互いに異なる蓄電容量を有してもよい。蓄電池71は、例えば、複数の電池セルを含む。
 BMU72は、蓄電池71を管理する装置である。BMU72は、蓄電池71の電池電圧Vbatを計測する機能と、蓄電池71の充放電電流の電流値を計測してSOC(State of charge:残容量)を演算する機能と、を有する。BMU72は、蓄電池71を構成する複数の電池セルのセル電圧を計測する機能をさらに有してもよい。BMU72は、蓄電池71に実施済みの充放電のサイクル数、及び蓄電池71の現在の蓄電容量を計測する機能をさらに有してもよい。BMU72は、蓄電池71の電池情報を電力管理装置10に送信する。電池情報は、電池電圧Vbatの計測値、充放電電流の電流値、及びSOCを含む。電池情報は、実施済みの充放電のサイクル数、及び現在の蓄電容量を含んでもよい。電池情報は、蓄電池71の温度を含んでもよい。BMU72は、周期的に電池情報を電力管理装置10に送信する。
 双方向DC/DCコンバータ73は、直流バス2に接続されており、バス電圧Vbusと電池電圧Vbatとを双方向に変換可能な装置である。双方向DC/DCコンバータ73は、蓄電池71と直流バス2との間に設けられている。電池電圧Vbatは、蓄電池71の電圧である。双方向DC/DCコンバータ73としては、公知の双方向DC/DCコンバータが用いられ得る。双方向DC/DCコンバータ73は、例えば、後述の電源ユニット9から供給される電力(直流電圧)で動作する。
 双方向DC/DCコンバータ73は、電力管理装置10によって制御される。具体的には、双方向DC/DCコンバータ73は、電力管理装置10から充電指令を受信した場合、バス電圧Vbusを電池電圧Vbatに変換するとともに、充電電流を直流バス2から蓄電池71に流す。これにより、蓄電池71が充電される。双方向DC/DCコンバータ73は、電力管理装置10から放電指令を受信した場合、電池電圧Vbatをバス電圧Vbusに変換するとともに、放電電流を蓄電池71から直流バス2に流す。これにより、蓄電池71が放電される。双方向DC/DCコンバータ73は、定電流方式で蓄電池71を充電又は放電してもよく、定電圧方式で蓄電池71を充電又は放電してもよい。
 双方向DC/DCコンバータ73は、電力管理装置10から停止指令を受信した場合、動作を停止させて消費電力を低減させるスリープ状態に移行する。双方向DC/DCコンバータ73は、スリープ状態において充電指令又は放電指令を受信した場合には、スリープ状態から脱して、充電処理又は放電処理を実行する。双方向DC/DCコンバータ73は、蓄電池71に供給する充電電流及び蓄電池71から放出される放電電流の各電流値を蓄電池71の最大電流値(例えば、45A)以下に制限する電流制限機能を有している。
 双方向DC/DCコンバータ73は、電力Wcを計測する電力計測機能を有している。双方向DC/DCコンバータ73は、例えば、周期的に電力Wcを計測する。双方向DC/DCコンバータ73は、電力Wcの計測値を電力管理装置10に送信する。
 電力管理装置10は、給電システム1全体を管理する装置(コントローラ)である。電力管理装置10は、EMS(Energy Management System)とも称される。電力管理装置10は、電源装置3、補助電源装置4、補助電源装置5、コンバータ6、及び蓄電装置7と通信線を介して互いに通信可能に接続されている。通信線は、有線及び無線のいずれで構成されてもよい。電力管理装置10は、RS-232C、RS-485、CAN(Controller Area Network)、及びイーサネット(登録商標)等の規格に準拠した通信を行ってもよい。
 電力管理装置10は、バス電圧Vbusを計測する電圧計測処理を行う。電力管理装置10は、バス電圧Vbusを直接的に計測してもよい。双方向DC/DCコンバータ73がバス電圧Vbusを計測して計測値を電力管理装置10に送信することによって、電力管理装置10がバス電圧Vbusを間接的に計測してもよい。
 電力管理装置10は、パワーコンディショナー32、AC/DCコンバータ42、AC/DCコンバータ52、コンバータ6、及び双方向DC/DCコンバータ73のそれぞれに、起動指令、及び停止指令を送信する。例えば、電力管理装置10は、コンバータ6に起動指令を送信することで、コンバータ6に負荷電圧VLを供給させる。電力管理装置10は、コンバータ6に停止指令を送信することで、コンバータ6に負荷電圧VLの供給を停止させる。他のコンバータについても同様である。
 電力管理装置10は、双方向DC/DCコンバータ73を制御することによって蓄電池71を充放電する充放電処理を行う。電力管理装置10は、差分電力に応じて充放電処理を行う。電力管理装置10は、供給電力の総和が負荷電力WLの総和よりも大きい場合(差分電力が0よりも大きい場合)、双方向DC/DCコンバータ73に充電指令を送信し、その差分電力である余剰電力を蓄電池71に蓄積させる。つまり、各蓄電池71には、蓄電池71の台数で余剰電力を均等に分割することによって得られる電力が蓄積される。電力管理装置10は、供給電力の総和が負荷電力WLの総和よりも小さい場合(差分電力が0よりも小さい場合)、双方向DC/DCコンバータ73に放電指令を送信し、不足電力を蓄電池71から放出させる。蓄電池71の台数で不足電力を均等に分割することによって得られる電力が各蓄電池71から放出される。
 電力管理装置10は、後述の蓄電システム100におけるラック20内の温度を不図示の温度センサから取得し、ラック20内の温度を制御する。ラック20内の温度制御の詳細は後述する。
 図2は、図1に示される電力管理装置のハードウェア構成図である。図2に示されるように、電力管理装置10は、物理的には、1又は複数のプロセッサ101、メモリ102、及び通信インターフェース103等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成され得る。プロセッサ101の例としては、CPU(Central Processing Unit)が挙げられる。メモリ102は、主記憶装置と補助記憶装置とを含み得る。主記憶装置は、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)等で構成される。補助記憶装置の例としては、半導体メモリ、及びハードディスク装置が挙げられる。通信インターフェース103は、他の装置とデータの送受信を行う装置である。通信インターフェース103は、例えば、RS-232C、RS-485、及びCANといった通信規格に準拠した通信モジュール、ネットワークインタフェースカード(NIC)、又は無線通信モジュールで構成される。
 プロセッサ101が、メモリ102に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、プロセッサ101の制御のもとで各ハードウェアが動作し、メモリ102におけるデータの読み出し及び書き込みが行われる。これにより、電力管理装置10の図4に示される各機能部が実現される。
 次に、蓄電装置7を含む蓄電システムを説明する。図3は、図1に示される蓄電装置を含む蓄電システムを概略的に示す正面図である。図3に示される蓄電システム100は、蓄電装置7を収容するラック型のシステムである。蓄電システム100は、蓄電装置7と、ブレーカ8と、電源ユニット9と、電力管理装置10と、ラック20と、を備える。
 ブレーカ8は、各コンバータと直流バス2との電気的な接続を遮断するための装置である。ブレーカ8によって遮断されるコンバータの例は、双方向DC/DCコンバータ73、パワーコンディショナー32、AC/DCコンバータ42、及びAC/DCコンバータ52を含む。ブレーカ8は、各コンバータと直流バス2との接続状態を導通状態と遮断状態との間で切り替える。
 例えば、双方向DC/DCコンバータ73のメンテナンス時に、ブレーカ8は、双方向DC/DCコンバータ73を直流バス2から電気的に切り離す。同様に、再生可能エネルギー発電装置31の太陽光パネルのメンテナンス時に、ブレーカ8は、パワーコンディショナー32を直流バス2から電気的に切り離す。給電システム1を保護するために、コンバータにおいて予期しない過電流及び過電圧等の異常が生じた場合には、ブレーカ8は、当該コンバータを直流バス2から電気的に切り離す。
 電源ユニット9は、蓄電システム100内の各装置に電力を供給するための装置である。電源ユニット9は、直流バス2のバス電圧Vbusから一定の電圧値を有する直流電圧を生成し、各装置に直流電圧(電力)を供給する。電源ユニット9によって生成される直流電圧の電圧値は、例えば、12V又は24Vである。
 ラック20は、密閉可能な筐体である。ラック20は、例えば、19インチラックである。ラック20は、例えば、蓄電装置7、ブレーカ8、電源ユニット9、及び電力管理装置10を収容する。ラック20の上段には、ブレーカ8、電源ユニット9、電力管理装置10、及び双方向DC/DCコンバータ73が収容される。ラック20の下段には、蓄電池71及びBMU72が一体化された電池ユニット75が収容される。
 なお、電池ユニット75の数が、双方向DC/DCコンバータ73の数よりも多いが、この例では、1台の双方向DC/DCコンバータ73に対して3台の電池ユニット75が設けられている。ラック20には、パワーコンディショナー32、AC/DCコンバータ42、及びAC/DCコンバータ52の少なくとも1つがさらに収容されてもよい。ラック20は、本体部21と、扉部22と、ファン23と、を含む。
 本体部21は、前面及び背面に開口部を有する箱型部材である。扉部22は、本体部21の開口部を塞ぐ部材である。本実施形態では、本体部21の前面及び背面のそれぞれに、左右2枚の扉部22が設けられている。
 ファン23は、ラック20の外部から内部に空気を取り込む吸気ファンと、ラック20の内部から外部に空気を排出する排気ファンと、を含む。ファン23は、ラック20に設けられている。本実施形態では、4台のファン23(2つの吸気ファン及び2つの排気ファン)がラック20に設けられている。ファン23の数は、4台に限られず、必要に応じて適宜変更され得る。吸気ファンは、例えば、前面の扉部22に取り付けられている。排気ファンは、例えば、背面の扉部22に取り付けられている。ファン23は、本体部21の側面に取り付けられてもよい。ファン23の風量(稼働台数)は、電力管理装置10によって制御される。
 次に、ラック20内の温度制御を行うための電力管理装置10の機能部を説明する。図4は、図1に示される電力管理装置の機能ブロック図である。図4に示されるように、電力管理装置10は、機能的には、取得部11と、算出部12と、風量制御部13と、充放電制御部14と、を備える。
 取得部11は、蓄電システム100の状況を示す状況情報を取得する機能部である。状況情報の例は、ラック20の周囲温度、及びラック20内の発熱量を含む。取得部11は、取得部15(第1取得部)と、取得部16(第2取得部)と、取得部17と、を含む。
 取得部15は、ラック20の周囲温度を状況情報として取得する機能部である。取得部15は、例えば、ラック20の外側に設けられた不図示の温度センサによって検知された温度を周囲温度として取得する。温度センサは、ラック20及び他の機器による排熱の影響を受けない場所に取り付けられる。温度センサは、例えば、ラック20の吸気ファンの外側、本体部21の側面の底部、もしくは1000mm程度の高さを有する壁面等に取り付けられている。
 取得部16は、ラック20内における発熱量を状況情報として取得する機能部である。取得部16は、例えば、直流バス2と双方向DC/DCコンバータ73との間の電力Wcの計測値を各双方向DC/DCコンバータ73から取得し、電力Wcの計測値と双方向DC/DCコンバータ73の変換効率とに基づいて、双方向DC/DCコンバータ73における発熱量を算出する。具体的には、取得部16は、電力Wcの計測値と変換効率とを乗算し、電力Wcの計測値から乗算結果を減算することで発熱量を算出する。
 例えば、電力Wcの計測値が2500Wであり、双方向DC/DCコンバータ73の変換効率が90%である場合、2500W×(100%-90%)=250Wが発熱量として算出される。電力Wcの計測値が500Wで、双方向DC/DCコンバータ73の変換効率が85%である場合には、500W×(100%-85%)=75Wが発熱量として算出される。
 パワーコンディショナー32、AC/DCコンバータ42、及びAC/DCコンバータ52がラック20に収容されている場合、取得部16は、双方向DC/DCコンバータ73と同様にして、各コンバータにおける発熱量を算出する。取得部16は、ラック20に収容されている装置における発熱量の総和をラック20内における発熱量として取得する。
 取得部17は、ラック20内の温度(内部温度)を状況情報として取得する機能部である。取得部17は、例えば、ラック20の内部に設けられた不図示の温度センサによって検知された温度を内部温度として取得する。温度センサは、例えば、ラック20内部の排気ファン付近、又は蓄電池71の上面等に取り付けられている。取得部17は、BMU72から受け取った電池情報に含まれる温度を内部温度として取得してもよい。
 算出部12は、蓄電池71の許容容量劣化率に基づいて、ラック20内の目標温度及び蓄電池71の上限充電深度を算出する機能部である。許容容量劣化率は、充放電の1サイクル当たりに許容可能な蓄電容量の最大の劣化率(減少率)である。許容容量劣化率は、規定サイクル数(例えば、5000サイクル)における容量保持率を所定の目標値以上に維持することが可能な値に設定される。
 充放電の1サイクルとは、1回の充電処理を開始してから、1回の放電処理を終了するまでの一連の流れを意味する。1サイクル当たりの容量劣化率Lc(単位:%)は、nサイクル後の蓄電容量Csと(n+1)サイクル後の蓄電容量Csn+1とを用いて、式(1)で表される。例えば、蓄電容量Csが100Ahで、蓄電容量Csn+1が99.99Ahである場合、0.01%である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 上限充電深度は、充電深度の上限値である。充電深度は、充電の程度を示す指標である。充電深度として、蓄電容量に対する蓄電量の割合が用いられる。例えば、蓄電池71が満充電状態まで充電された場合の充電深度を1(100%)とし、蓄電池71が放電末状態である場合の充電深度を0(0%)とする。
 ここで、図5を参照して、蓄電池71のサイクル特性を説明する。図5は、図1に示される蓄電池のサイクル特性の例を示す図である。サイクル特性は、充放電のサイクル数と容量保持率との関係を示す特性である。図5の横軸は、充放電のサイクル数(単位:回)を示す。図5の縦軸は、容量保持率(単位:%)を示す。容量保持率とは、初期の蓄電容量に対する蓄電量の割合である。容量保持率は、例えば、蓄電量を初期の蓄電容量で除算することによって得られる。
 特性C1は、常温(25度)で蓄電池71が使用され、充電深度を100%として蓄電池71が充電された場合のサイクル特性である。特性C2は、高温で蓄電池71が使用され、充電深度を100%として蓄電池71が充電された場合のサイクル特性である。特性C3は、常温(25度)で蓄電池71が使用され、充電深度を92%として蓄電池71が充電された場合のサイクル特性である。図5に示されるように、蓄電池71が高温で使用される場合、充放電の1サイクル当たりの蓄電容量の劣化率は大きく、5000サイクル後には、容量保持率は47%程度まで減少する。一方、蓄電池71が低い充電深度で充電される場合、充放電の1サイクル当たりの蓄電容量の劣化率は小さい。このため、初期の蓄電量は少ないものの、5000サイクル後の容量保持率は78%程度となる。
 続いて、目標温度及び上限充電深度の算出方法を説明する。算出部12は、まず、蓄電池71の使用履歴から、実施済みのサイクル数と、現在の蓄電池71の蓄電容量と、を算出する。そして、算出部12は、実施済みのサイクル数と、現在の蓄電池71の蓄電容量と、に基づいて、規定サイクル数(例えば、5000サイクル)における容量保持率を所定の目標値以上に維持することが可能な値に許容容量劣化率を設定する。規定サイクル数における容量保持率の目標値(目標容量保持率)は、予め設定されている。
 例えば、算出部12は、規定サイクル数から実施済みサイクル数を減算することで残存サイクル数を得る。そして、算出部12は、残存サイクル数の1サイクルごとに所定の容量劣化率で蓄電容量が減少した場合に、容量保持率が目標容量保持率以上となる容量劣化率のうちの最小の容量劣化率を許容容量劣化率として算出する。これまでの使用により蓄電池71の蓄電容量が大幅に減少している場合には、許容容量劣化率は小さい値に設定される。一方、これまでの使用により蓄電池71の蓄電容量がそれほど減少していない場合には、許容容量劣化率は大きい値に設定される。
 なお、算出部12は、蓄電容量の劣化によらずに、許容容量劣化率を固定値に設定してもよい。複数の蓄電池71の蓄電容量が異なる場合には、ユーザが許容容量劣化率を設定してもよい。寿命が優先される場合、算出部12は、一番性能の悪い蓄電池71(つまり、最も小さい蓄電容量)を基準として、許容容量劣化率を設定してもよい。電力が優先される場合、算出部12は、複数の蓄電池71の蓄電容量の平均値を基準として、許容容量劣化率を設定してもよい。
 式(2)に示されるように、算出部12は、例えば、演算許容容量劣化率Lsが許容容量劣化率La以下となるように、目標温度T及び上限充電深度UVを算出する。ここで、固有値Aは、ラック20内の温度が25度で蓄電池71を使用した場合の1サイクル当たりの蓄電容量の劣化率である。固有値Aは、蓄電池71の特性に由来する固有値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 算出部12は、風量制御部13から目標温度の再計算指令を受け取った場合、演算許容容量劣化率Lsが許容容量劣化率La以下となるように、目標温度T及び上限充電深度UVを再度算出する。具体的には、算出部12は、演算許容容量劣化率Lsが許容容量劣化率La以下となる範囲で、目標温度Tを上げる。
 風量制御部13は、状況情報及び目標温度に基づいて、ファン23の風量を制御する機能部である。風量制御部13は、状況情報及び目標温度に基づいて必要風量を算出し、必要風量に基づいてファンを制御する。風量制御部13は、例えば、発熱量、周囲温度、及び目標温度を変数とした計算式を用いて必要風量を算出する。
 図6に示されるように、発熱量が大きいほど必要風量は大きくなり、発熱量が小さいほど必要風量は小さくなる。周囲温度が高いほど必要風量は大きくなり、周囲温度が低いほど必要風量は小さくなる。目標温度が高いほど必要風量は小さくなり、目標温度が低いほど必要風量は大きくなる。なお、図6に示される発熱量は、最大値で規格化された値である。ラック20の寸法、ラック20の有効面積、ラック20の材質(熱伝導率)、ラック20を構成する各部(本体部21及び扉部22)の厚さ、空気の比重、空気の定圧比熱、及び熱伝達率等によっても、必要風量は変化し得る。しかしながら、これらの値は固定値であるので、上記計算式に固定値として含まれる。
 風量制御部13は、例えば、必要風量を得るために必要なファン23の台数(必要台数)を決定し、必要台数分のファン23に稼働指令を送信することによって、ファン23を稼働させる。必要台数が1台である場合、風量制御部13は、例えば、4台のファン23のうちの1台の排気ファンに稼働指令を送信する。必要台数が2台である場合、風量制御部13は、例えば、4台のファン23のうちの1台の吸気ファンと1台の排気ファンとに稼働指令を送信する。必要台数が3台である場合、風量制御部13は、例えば、4台のファン23のうちの1台の吸気ファンと2台の排気ファンとに稼働指令を送信する。必要台数が4台である場合、風量制御部13は、4台のファン23に稼働指令を送信する。
 図6に示される例では、1台のファン23の風量が2.2m/minと仮定して、ファン23の必要台数が決定されている。なお、風量制御部13は、蓄電システム100に含まれるすべてのファン23を稼働しても必要風量を得ることができない場合には、目標温度を上げるために算出部12に目標温度の再計算指令を出力する。
 風量制御部13は、目標温度よりもラック20内の内部温度が高い場合には、すべてのファン23に稼働指令を送信することによって、すべてのファン23を稼働させる。風量制御部13は、目標温度よりもラック20内の内部温度が所定温度(例えば、10度)以上低い場合には、稼働中のファン23に停止指令を送信することによって、すべてのファン23を停止させる。
 充放電制御部14は、蓄電池71の充放電を制御する機能部である。充放電制御部14は、上限充電深度で蓄電池71を充電させる。具体的には、充放電制御部14は、上限充電深度を含む充電指令を双方向DC/DCコンバータ73に送信し、双方向DC/DCコンバータ73が上限充電深度以下の充電深度で蓄電池71を充電する。充放電制御部14は、蓄電池71に含まれる複数の電池セルのそれぞれを上限充電深度で充電させてもよい。具体的には、充放電制御部14は、上限充電深度を含む充電指令を双方向DC/DCコンバータ73に送信し、双方向DC/DCコンバータ73が上限充電深度以下の充電深度で各電池セルを充電する。
 次に、図7をさらに参照して、電力管理装置10が行うラック20内の温度を制御する方法を説明する。図7は、図1に示される電力管理装置が行う温度制御方法の一連の処理を示すフローチャートである。図7の一連の処理は、充放電の1サイクルごとに繰り返し行われる。
 まず、取得部11が状況情報を取得する(ステップS11)。具体的には、取得部15がラック20の周囲温度を状況情報として取得する(ステップS111)。取得部15は、例えば、ラック20の外側に設けられた不図示の温度センサによって検知された温度を周囲温度として取得する。そして、取得部15は、周囲温度を風量制御部13に出力する。
 さらに、取得部16がラック20内で発生した発熱量を状況情報として取得する(ステップS112)。例えば、取得部16は、ラック20に収容されている装置における発熱量の総和をラック20内における発熱量として取得する。そして、取得部16は、発熱量を風量制御部13に出力する。
 さらに、取得部17がラック20内の内部温度を状況情報として取得する(ステップS113)。取得部17は、例えば、ラック20の内部に設けられた不図示の温度センサによって検知された温度を内部温度として取得する。そして、取得部17は、内部温度を風量制御部13に出力する。
 続いて、算出部12は、ラック20内の目標温度及び蓄電池71の上限充電深度を算出する(ステップS12)。ステップS12では、まず、算出部12は、蓄電池71の使用履歴から、実施済みのサイクル数と、現在の蓄電池71の蓄電容量と、を算出する。そして、算出部12は、実施済みサイクル数と、現在の蓄電池71の蓄電容量と、に基づいて、規定サイクル数における容量保持率を所定の目標値(目標容量保持率)以上に維持することが可能な値に許容容量劣化率を設定する。そして、算出部12は、上述の式(2)を用いて、演算許容容量劣化率Lsが許容容量劣化率La以下となるように、目標温度T及び上限充電深度UVを算出する。そして、算出部12は、目標温度を風量制御部13に出力するとともに、上限充電深度を充放電制御部14に出力する。
 続いて、風量制御部13は、取得部15から周囲温度を受け取り、取得部16から発熱量を受け取り、算出部12から目標温度を受け取ると、発熱量、周囲温度、及び目標温度に基づいて、必要風量を算出する(ステップS13)。例えば、風量制御部13は、発熱量、周囲温度、及び目標温度を変数とした計算式を用いて必要風量を算出する。
 そして、風量制御部13は、必要風量を得ることができるか否かを判定する(ステップS14)。風量制御部13は、必要風量を得るために必要なファン23の台数(必要台数)を決定し、必要台数が蓄電システム100に含まれるファン23の総数よりも多い場合、必要風量を得ることができないと判定し(ステップS14;NO)、算出部12に目標温度の再計算指令を出力する。そして、算出部12は、式(2)を満たす範囲内で、目標温度及び上限充電深度を再計算する(ステップS12)。このとき、算出部12は、前回算出された目標温度よりも高い目標温度を算出する。そして、ステップS13及びステップS14の処理が行われる。
 ステップS14において、風量制御部13は、必要台数が蓄電システム100に含まれるファン23の総数以下である場合に、必要風量を得ることができると判定し(ステップS14;YES)、ファン23の風量制御を行う(ステップS15)。ステップS15では、風量制御部13は、必要台数分のファン23に稼働指令を送信することによってファン23を稼働させる。ステップS15において、風量制御部13は、ラック20内の内部温度が目標温度よりも高い場合、すべてのファン23を稼働させる。また、風量制御部13は、目標温度よりもラック20内の内部温度が所定温度(ここでは、10度)以上低い場合には、稼働中のファン23に停止指令を送信することによって、すべてのファン23を停止させる。
 続いて、充放電制御部14は、算出部12から上限充電深度を受け取ると、蓄電池71の充電制御を行う(ステップS16)。ステップS16では、充放電制御部14は、上限充電深度を含む充電指令を双方向DC/DCコンバータ73に送信し、双方向DC/DCコンバータ73は、充電指令を受信すると、上限充電深度以下の充電深度で蓄電池71を充電する。
 以上により、ラック20内の温度制御方法の一連の処理が終了する。このように、電力管理装置10は、蓄電池71の許容容量劣化率に基づいて算出されたラック20内の目標温度と、蓄電システム100の状況を示す状況情報と、に基づいてファン23の風量を制御する。電力管理装置10は、蓄電池71の許容容量劣化率に基づいて算出された上限充電深度に基づいて、蓄電池71の充電制御を行う。
 ステップS111~S113は、任意の順序で行われてもよい。ステップS111~S113の各ステップは、他のステップと並行して行われてもよい。ステップS11は、ステップS12の後に行われてもよく、ステップS12と並行して行われてもよい。ステップS16は、ステップS15の前に行われてもよく、ステップS15と並行して行われてもよい。
 以下、実施例及び比較例を用いて本開示の内容を具体的に説明するが、本開示は下記の実施例に限定されない。
 実施例1~5及び比較例1,2では、図2に示される蓄電システム100が用いられた。温度制御としては、実施例1~5では、図7に示される温度制御方法が用いられ、比較例1では、すべて(4台)のファンが常時運転され、比較例2では、ラック内の温度が目標温度から2度下回ったら、すべてのファンの運転が停止された。実施例1~5及び比較例1,2において用いられた周囲温度及び発熱量等の値は以下のとおりである。
(実施例1)
 周囲温度が37度であり、発熱量(最大値で規格化された値)が1であった。そして、許容容量劣化率が0.0150%に設定され、目標温度が44度に設定され、蓄電池71の上限充電深度が1(100%)に設定された。
(実施例2)
 周囲温度が37度であり、発熱量(最大値で規格化された値)が0.6であった。そして、許容容量劣化率が0.0150%に設定され、目標温度が44度に設定され、蓄電池71の上限充電深度が1(100%)に設定された。
(実施例3)
 周囲温度が37度であり、発熱量(最大値で規格化された値)が1であった。そして、許容容量劣化率が0.0160%に設定され、目標温度が45度に設定され、蓄電池71の上限充電深度が1(100%)に設定された。
(実施例4)
 周囲温度が37度であり、発熱量(最大値で規格化された値)が1であった。そして、許容容量劣化率が0.0160%に設定され、目標温度が49度に設定され、蓄電池71の上限充電深度が0.9(90%)に設定された。
(実施例5)
 周囲温度が37度であり、発熱量(最大値で規格化された値)が1であった。そして、許容容量劣化率が0.0160%に設定され、目標温度が49度に設定され、電池セルの上限充電深度が0.9(90%)に設定された。
(比較例1)
 周囲温度が37度であり、発熱量(最大値で規格化された値)が1であり、目標温度が44度に設定された。
(比較例2)
 周囲温度が37度であり、発熱量(最大値で規格化された値)が1であり、目標温度が44度に設定された。
 各条件でそれぞれ充放電を100サイクル行い、100サイクル後の容量劣化率Lc100を算出した。容量劣化率Lc100は、初期の蓄電容量Csと100サイクル後の蓄電容量Cs100とを用いて式(3)で算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 さらに、100サイクル後の容量劣化率Lc100から、1000サイクル後の蓄電容量を推定し、1000サイクル後の蓄電容量を初期の蓄電容量で除算することによって、1000サイクル後の容量保持率を算出した。例えば、初期の蓄電容量Csが100Ahであり、容量劣化率Lc100が5%である場合、1サイクル当たりの容量劣化率は{1-(0.95)1/100}=0.00513%となる。したがって、1000サイクル後の蓄電容量は、100Ah×(100-0.00513)1000=59.9Ahであり、1000サイクル後の容量保持率は、(59.9Ah/100Ah)×100=59.9%となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表1に示されるように、4台のファンが常時稼働している場合(比較例1)の消費電力を1とした場合、比較例2では、4台のファンが稼働しているものの、ラック内の温度が目標温度から2度下回るごとにすべてのファンが停止されたので、消費電力は0.71であった。
 一方、実施例1では、ファンの稼働台数が2台であったので、消費電力は0.50であった。実施例2では、ファンの稼働台数が1台であったので、消費電力は0.25であった。実施例3~5では、ファンの稼働台数は1台であったが、ラック内の温度が目標温度よりも10度以上低くなり、ファンが一時的に停止された。したがって、実施例3の消費電力は0.22であり、実施例4,5の消費電力は0.17であった。このように、比較例1の消費電力と比較して、実施例1~5では、消費電力を半分以下に低減することができた。
 以上説明した電力管理装置10及び蓄電システム100では、蓄電システム100の状況を示す状況情報と、ラック20内の目標温度と、に基づいてファン23の風量が制御される。ラック20内の目標温度は、蓄電池71の許容容量劣化率に基づいて算出される。この許容容量劣化率は、規定サイクル数における容量保持率を確保することが可能な値に設定されているので、容量保持率(サイクル特性向上)の観点から適切な目標温度を得ることができる。その結果、ラック20内の温度管理を改善することが可能となる。
 ラック20の周囲温度及びラック20内の発熱量は、ラック20内の温度に影響を及ぼし得る。したがって、ラック20の周囲温度及びラック20内の発熱量を考慮することで、ラック20内の温度管理をさらに改善することが可能となる。
 蓄電池71の上限充電深度は、蓄電容量の劣化率に影響を及ぼし得る。上記実施形態では、算出部12は、許容容量劣化率に基づいて、蓄電池71の上限充電深度を算出し、充放電制御部14は、上限充電深度で蓄電池71を充電させている。したがって、許容容量劣化率を満たす上限充電深度で蓄電池71を充電することによって、規定サイクル数における容量保持率を確保することが可能となる。
 電池セルの上限充電深度は、電池セルの蓄電容量の劣化率に影響を及ぼし得る。充放電制御部14が個々の電池セルを上限充電深度で充電することによって、規定サイクル数における容量保持率を確保することが可能となる。
 上記実施形態では、風量制御部13は、状況情報及び目標温度に基づいて必要風量を算出し、必要風量に基づいてファン23の風量を制御している。例えば、ファン23の風量(稼働台数)が必要風量を満たすように調整されることで、ラック20内の温度が目標温度に設定され得る。
 算出部12は、蓄電システム100に含まれるファン23によって必要風量を得ることができない場合、許容容量劣化率を満たす範囲内で目標温度を上げる。目標温度が高いほど、必要風量が減少する。したがって、目標温度を上げることによって、必要風量が得られる可能性を高めることができる。
 さらに、蓄電システム100の状況に応じた適切な必要風量と上限充電深度とが算出されるので、ファン23の消費電力を低減することが可能となる。その結果、再生可能エネルギーから得られた電力を有効利用することが可能となる。
 なお、本開示に係る電力管理装置、及び蓄電システムは上記実施形態に限定されない。
 例えば、給電システム1は、補助電源装置4及び補助電源装置5の少なくとも一方を備えていなくてもよい。給電システム1が補助電源装置5を備えていない場合、給電システム1は、独立型の直流電源システムとも称される。
 パワーコンディショナー32、AC/DCコンバータ42、AC/DCコンバータ52、コンバータ6、及び双方向DC/DCコンバータ73の少なくともいずれかは、電力計測機能を有していなくてもよい。この場合、電力管理装置10は、電圧センサによって計測された電圧の計測値と、電流センサによって計測された電流の計測値と、から各電力の計測値を取得してもよい。
 電力管理装置10は、物理的又は論理的に結合した1つの装置によって構成されていてもよく、互いに物理的又は論理的に分離している複数の装置によって構成されてもよい。例えば、電力管理装置10は、クラウドコンピューティングのようにネットワーク上に分散された複数のコンピュータによって実現されてもよい。
 電力管理装置10は、ラック20の外部に設けられてもよい。つまり、電力管理装置10は、ラック20に収容されていなくてもよい。
 上記実施形態では、風量制御部13は、ファン23の稼働台数を変更することによって風量を制御(調整)しているが、ファン23の回転数を変更することで風量を制御(調整)してもよい。
 1…給電システム、7…蓄電装置、10…電力管理装置、11…取得部、12…算出部、13…風量制御部、14…充放電制御部、15…取得部(第1取得部)、16…取得部(第2取得部)、20…ラック(筐体)、23…ファン、71…蓄電池、100…蓄電システム。

Claims (7)

  1.  蓄電池を含む蓄電装置と前記蓄電装置を収容する筐体とを備える蓄電システムにおける前記筐体内の温度を制御する電力管理装置であって、
     前記蓄電システムの状況を示す状況情報を取得する取得部と、
     前記蓄電池の許容容量劣化率に基づいて、前記筐体内の目標温度を算出する算出部と、
     前記状況情報及び前記目標温度に基づいて、前記筐体に設けられたファンの風量を制御する風量制御部と、
    を備える電力管理装置。
  2.  前記取得部は、前記状況情報として前記筐体の周囲温度を取得する第1取得部と、前記状況情報として前記筐体内における発熱量を取得する第2取得部と、を含む、請求項1に記載の電力管理装置。
  3.  前記蓄電池の充放電を制御する充放電制御部をさらに備え、
     前記算出部は、前記許容容量劣化率に基づいて、前記蓄電池の上限充電深度をさらに算出し、
     前記充放電制御部は、前記上限充電深度で前記蓄電池を充電させる、請求項1又は請求項2に記載の電力管理装置。
  4.  前記蓄電池は、複数の電池セルを含み、
     前記充放電制御部は、前記上限充電深度で前記複数の電池セルのそれぞれを充電させる、請求項3に記載の電力管理装置。
  5.  前記風量制御部は、前記状況情報及び前記目標温度に基づいて必要風量を算出し、前記必要風量に基づいて前記ファンの風量を制御する、請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の電力管理装置。
  6.  前記算出部は、前記ファンによって前記必要風量を得ることができない場合、前記許容容量劣化率を満たす範囲内で前記目標温度を上げる、請求項5に記載の電力管理装置。
  7.  蓄電池を含む蓄電装置と、
     前記蓄電装置を収容する筐体と、
     前記筐体に設けられたファンと、
     前記筐体内の温度を制御する電力管理装置と、
    を備える蓄電システムであって、
     前記電力管理装置は、前記蓄電池の許容容量劣化率に基づいて算出された前記筐体内の目標温度と、前記蓄電システムの状況を示す状況情報と、に基づいて前記ファンの風量を制御する、蓄電システム。
PCT/JP2020/012791 2020-03-23 2020-03-23 電力管理装置、及び蓄電システム WO2021191987A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022509796A JP7409480B2 (ja) 2020-03-23 2020-03-23 電力管理装置、及び蓄電システム
PCT/JP2020/012791 WO2021191987A1 (ja) 2020-03-23 2020-03-23 電力管理装置、及び蓄電システム
US17/640,471 US20230006282A1 (en) 2020-03-23 2020-03-23 Power management device and power storage system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/012791 WO2021191987A1 (ja) 2020-03-23 2020-03-23 電力管理装置、及び蓄電システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021191987A1 true WO2021191987A1 (ja) 2021-09-30

Family

ID=77892464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/012791 WO2021191987A1 (ja) 2020-03-23 2020-03-23 電力管理装置、及び蓄電システム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230006282A1 (ja)
JP (1) JP7409480B2 (ja)
WO (1) WO2021191987A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08148190A (ja) * 1994-11-25 1996-06-07 Nissan Motor Co Ltd バッテリ冷却装置
WO2006046362A1 (ja) * 2004-10-29 2006-05-04 Nec Corporation バッテリ温度制御装置およびバッテリ温度制御方法
JP2010035280A (ja) * 2008-07-25 2010-02-12 Toyota Motor Corp 電源システムおよびそれを備えた車両
JP2011192537A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 組電池
JP2013240236A (ja) * 2012-05-17 2013-11-28 Honda Motor Co Ltd 電池の充放電制御装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08148190A (ja) * 1994-11-25 1996-06-07 Nissan Motor Co Ltd バッテリ冷却装置
WO2006046362A1 (ja) * 2004-10-29 2006-05-04 Nec Corporation バッテリ温度制御装置およびバッテリ温度制御方法
JP2010035280A (ja) * 2008-07-25 2010-02-12 Toyota Motor Corp 電源システムおよびそれを備えた車両
JP2011192537A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 組電池
JP2013240236A (ja) * 2012-05-17 2013-11-28 Honda Motor Co Ltd 電池の充放電制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP7409480B2 (ja) 2024-01-09
US20230006282A1 (en) 2023-01-05
JPWO2021191987A1 (ja) 2021-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102572526B1 (ko) 에너지 스토리지 배터리 구획을 위한 온도 제어 방법 및 에너지 스토리지 시스템을 위한 방전 제어 방법 및 에너지 스토리지 애플리케이션 시스템
US10439429B2 (en) Modular microgrid unit and method of use
JP5824614B2 (ja) 充放電システム
JP3469228B2 (ja) 蓄電装置の充放電制御装置及び充放電制御方法並びに電力貯蔵システム
CN109066749B (zh) 应用于光伏储能系统的能量管理系统
WO2018003203A1 (ja) 蓄電池冷却制御装置および蓄電池冷却制御方法
US20150249350A1 (en) Storage battery control device and storage battery control method
JP6430775B2 (ja) 蓄電池装置
CN112531232A (zh) 一种储能系统及其热管理方法
KR20130104771A (ko) 에너지 저장 시스템 및 그의 제어 방법
US20200014210A1 (en) Energy Management Method for an Energy System and Energy System
EP2706642A1 (en) Battery assembly control system
CN106099965A (zh) 交流微电网并网状态下复杂混合储能系统的协调控制方法
US20150263564A1 (en) Energy storage system and method for driving the same
CN113193582A (zh) 一种高效率充放电储能控制方法及系统
KR20190072084A (ko) 실시간 태양광발전 상황에 따른 에너지저장장치 운영시스템 및 방법
KR102092088B1 (ko) 전기저장장치 운전모드 제어 장치 및 방법
US20160043580A1 (en) System and method for reducing current variability between multiple energy storage devices
CN117199634B (zh) 户储一体的热管理方法、系统及存储介质
WO2021191987A1 (ja) 電力管理装置、及び蓄電システム
WO2022172457A1 (ja) 電力管理装置、及び給電システム
CN115800422A (zh) 储能系统和储能系统的调节方法
US20180233910A1 (en) Energy management device, energy management method, and energy management program
JP7367852B2 (ja) 電力管理装置、給電システム、及び電力管理方法
JP7414122B2 (ja) 給電システム、及び電力管理装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20927699

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022509796

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20927699

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1