WO2024084872A1

WO2024084872A1 - 蓄電部、蓄電システム、電気エネルギー貯蔵変換システム

Info

Publication number: WO2024084872A1
Application number: PCT/JP2023/033704
Authority: WO
Inventors: 勉上野; 広和伊藤; 朋重井上; 昌克栗坂
Original assignee: 株式会社Ｇｓユアサ
Priority date: 2022-10-17
Filing date: 2023-09-15
Publication date: 2024-04-25
Also published as: JP2024058848A

Abstract

蓄電システム用の蓄電部１５であって、電力変換装置１０に対して接続された蓄電バンク２０と、バンク管理装置５０と、を含む。前記バンク管理装置５０は、前記蓄電バンク２０の電流目標値Ｉｎｏと電流計測値Ｉｎｔとに基づいて、前記電流目標値Ｉｎｏに対する電流Ｉの超過を制限する電流制限値Ｉｌｉｍｉｔを算出する、又は、前記蓄電バンク２０の電力目標値Pｎｏと電力計測値Pｎｔとに基づいて、前記電力目標値Pｎｏに対する電力の超過を制限する電力制限値Pｌｉｍｉｔを算出する。

Description

蓄電部、蓄電システム、電気エネルギー貯蔵変換システム

　本発明は、蓄電バンクの電流、電力を制御する技術に関する。

　近年は、省エネルギー化を図るため、住宅用や産業用、エネルギーマネージメント用の蓄電システムが広く普及している。この種の技術を開示する文献として、特許文献１がある。

特開２０１２－２０５４３７号公報

　図１の蓄電システムＳ１は、複数の蓄電部１５Ａ～１５Ｃと、統合電池管理装置１００とから構成されている。複数の蓄電部１５Ａ～１５Ｃは、蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃと、バンク管理装置５０Ａ～５０Ｃから構成されている。各蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃは、電力変換装置（ＰＣＳ）１０を介して、グリッドＧに接続されている。蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの電流Ｉ１～Ｉ３は、蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの電流目標値を超過しないことが望ましい。蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの電流目標値は、蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃを安全に運用できる電流Ｉの制限値（上限値）である。

　しかし、複数バンク構成の場合、蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃ間に温度差や劣化ばらつきがあると、電流が不均一になる場合があることから、蓄電システムＳ１の総電流ＩＴが、蓄電システムＳ１の電流目標値に制御されていても、一部のバンクで、電流Ｉ１～Ｉ３が、蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの電流目標値を超過する可能性がある。

　図９に示すように、単バンク構成の蓄電システムＳ２でも、電力変換装置１０の変換効率や計測精度等により、蓄電バンク２０の電流Ｉが、蓄電バンク２０の電流目標値を超過する場合がある。変換効率は、ＡＣからＤＣへの変換効率である。例えば、ＡＣ端子Ｐ１で電流計測している場合、ＡＣ端で電流が目標値に維持されていても、ＡＣからＤＣへの変換後、変換効率の精度、ばらつきにより、蓄電バンク２０の電流Ｉが、蓄電バンク２０の電流目標値を超える可能性がある。

　電流を制御する場合に限らず、蓄電バンクの電力を制御する場合も同様の課題がある。

　本発明の課題は、蓄電バンクの電流又は電力の超過を抑制することである。

　蓄電システム用の蓄電部は、電力変換装置に対して接続された蓄電バンクと、バンク管理装置と、を含む。前記バンク管理装置は、前記蓄電バンクの電流目標値と電流計測値とに基づいて、前記電流目標値に対する電流の超過を制限する電流制限値を算出する、又は、前記蓄電バンクの電力目標値と電力計測値とに基づいて、前記電力目標値に対する電力の超過を制限する電力制限値を算出する。

　電力変換装置に接続され、電気エネルギーを蓄電する蓄電システムは、複数の蓄電部と、統合電池管理装置と、を含む。前記蓄電部は、前記電力変換装置に対して接続された蓄電バンクと、前記蓄電バンクに対応して設けられたバンク管理装置と、を含む。前記統合管理装置は、各前記蓄電バンクの電流制限値を前記バンク管理装置から取得又は算出し、各前記蓄電バンクの電流制限値に基づいて、前記蓄電システムの電流制限値を算出する、又は、各前記蓄電バンクの電力制限値を前記バンク管理装置から取得又は算出し、各前記蓄電バンクの電力制限値に基づいて、前記蓄電システムの電力制限値を算出する。

　電気エネルギー貯蔵変換システムは、電力変換装置と、上記の蓄電システムと、を備える。前記電力変換装置は、前記蓄電システムの電流を、前記蓄電システムの電流制限値以下に制御する、又は、前記蓄電システムの電力を、前記蓄電システムの電力制限値以下に制御する。

　本技術は、蓄電システムや電気エネルギー貯蔵変換システムの制御方法にも、適用することが出来る。

　本技術は、蓄電バンクの電流超過又は電力超過を抑制することができる。

電気エネルギー貯蔵変換システムのシステム構成をブロック図蓄電部のブロック図蓄電モジュール及びセンサユニットを示す図蓄電システムの電気的構成を示すブロック図電流制御機能に関する演算ブロック電流の計測結果を示すグラフ蓄電バンクの電流の計測結果を示すグラフ蓄電システムの総電流の計測結果を示すグラフ電流シミュレーション結果を示すグラフ電流シミュレーション結果を示すグラフ蓄電システムのシステム構成をブロック図

　（１）蓄電システム用の蓄電部は、電力変換装置に対して接続された蓄電バンクと、バンク管理装置と、を含む。前記バンク管理装置は、前記蓄電バンクの電流目標値と電流計測値とに基づいて、前記電流目標値に対する電流の超過を制限する電流制限値を算出する、又は、前記蓄電バンクの電力目標値と電力計測値とに基づいて、前記電力目標値に対する電力の超過を制限する電力制限値を算出する。

　（１）に係る蓄電部によれば、複数バンク構成で使用される場合、蓄電バンクの温度管理に依存せず、電流目標値に対する蓄電バンクの電流の超過を抑制できる。単バンク構成で使用される場合には、電力変換装置の変換効率や計測精度に依存せず、電流目標値に対する蓄電バンクの電流の超過を抑制できる。そのため、蓄電部を安全に運用できる。電流に代えて、電力を制御する場合も、同様である。

　（２）上記（１）に記載の蓄電部において、前記バンク管理装置は、所定周期で電流計測値を少なくとも取得し、前記蓄電バンクの電流制限値を更新する、又は、所定周期で電力計測値を少なくとも取得し、前記蓄電バンクの電力制限値を更新してもよい。

　（２）に係る蓄電部によれば、電流制限値は、最新の電流計測値に基づいて、所定周期で更新されるため、電流目標値に対する蓄電バンクの電流の超過を、電流の変化に依存せず、抑えることが可能となる。電流に代えて、電力を制御する場合も、同様である。

　（３）上記（１）又は（２）に記載の蓄電部において、前記バンク管理装置は、前記蓄電バンクの前記電流制限値を、前記蓄電バンクの電流目標値に対する電流計測値の差分と電流目標値に対する電流計測値の比率とに基づいて算出する、又は、前記蓄電バンクの前記電力制限値を、前記蓄電バンクの電力目標値に対する電力計測値の差分と電力目標値に対する電力計測値の比率とに基づいて算出してもよい。

　（３）に記載の蓄電部によれば、超過した電流を電流目標値に制限する際に、電流のアンダーシュートを抑えることが出来、滑らかな応答波形を実現することができる。電流に代えて、電力を制御する場合も、同様である。

　（４）上記（１）から（３）のいずれか一項に記載の蓄電部において、前記バンク管理装置は、以下の式により、前記蓄電バンクの電流制限値を算出する又は、前記蓄電バンクの電力制限値を算出してもよい。
　Ｙｌｉｍｉｔ＝Ｙｎo＋Ｙｓｕｐ
　Ｙｓｕｐ＝（Ｙｓｕｐの前回値＋Ｙｎo－Ｙｎｔ）×（Ｙｎo／Ｙｎｔ）
　Ｙｌｉｍｉｔは蓄電バンクの電流制限値又は電力制限値、Ｙｎｏは蓄電バンクの電流目標値又は電力目標値、Ｙｓｕｐは蓄電バンクの電流抑制値又は電力抑制値、Ｙｎｔは蓄電バンクの電流計測値又は電力計測値である。

　（４）に係る蓄電部によれば、電流目標値と電流計測値の差分、電流目標値と電流計測値の比率を使用した簡単な演算で、電流抑制値、電流制限値を算出することが可能である。電流抑制値、電流制限値に代えて、電力抑制値、電力制限値を演算する場合も、同様である。

　（５）上記（１）から（４）のいずれか一項に記載の蓄電部において、前記バンク管理装置は、以下の式により、前記蓄電バンクの電流制限値を算出する又は、前記蓄電バンクの電力制限値を算出してもよい。
　Ｙｌｉｍｉｔ＝Ｙｌｉｍｉｔの前回値×（Ｙｎo／Ｙｎｔ）
　Ｙｌｉｍｉｔは蓄電バンクの電流制限値又は電力制限値、Ｙｎｏは蓄電バンクの電流目標値又は電力目標値、Ｙｎｔは各蓄電バンクの電流計測値又は電力計測値である。

　（５）に係る蓄電部によれば、電流目標値と電流計測値の比率を使用した簡単な演算で、電流制限値を算出することが可能である。（４）に記載の演算方法に比べて、電流目標値と電流計測値の差分を演算する必要がなく、バンク管理装置の演算負荷を減らすことができる。電流制限値に代えて、電力制限値を演算する場合も、同様である。

　（６）蓄電システムは、電力変換装置に接続され、電気エネルギーを蓄電するシステムであって、複数の蓄電部と、統合電池管理装置と、を含む。前記蓄電部は、前記電力変換装置に対して接続された蓄電バンクと、前記蓄電バンクに対応して設けられたバンク管理装置と、を含む。前記統合管理装置は、各前記蓄電バンクの電流制限値を前記バンク管理装置から取得又は算出し、各前記蓄電バンクの電流制限値に基づいて、前記蓄電システムの電流制限値を算出する、又は、各前記蓄電バンクの電力制限値を前記バンク管理装置から取得又は算出し、各前記蓄電バンクの電力制限値に基づいて、前記蓄電システムの電力制限値を算出する。蓄電バンクは、（１）から（５）のいずれか記載の蓄電バンクでもよし、（１）から（５）以外の蓄電バンクでもよい。

　（７）電気エネルギー貯蔵変換システムは、電力変換装置と、（６）に記載の蓄電システムと、を備える。前記電力変換装置は、前記蓄電システムの電流を前記電流制限値以下に制御する、又は、前記蓄電システムの電力を前記電力制限値以下に制御する。

　（６）に記載の電力システム及び（７）に記載の電気エネルギー貯蔵変換システムによれば、蓄電バンクの温度管理に依存せず、蓄電バンクの電流超過又は電力超過を抑制できる。この構成は、蓄電システムが、温度管理が十分にできないシステム構成の場合や温度管理が困難な設置環境で使用される場合に効果的である。

　＜実施形態１＞
　図１は電気エネルギー貯蔵変換システムＭ１のブロック図である。電気エネルギー貯蔵変換システムＭ１は、蓄電システムＳ１とパワーコンディショナ１０とから構成されており、パワーコンディショナ１０を介して、グリッドＧに接続されている。グリッドＧは、系統電源１や太陽光発電パネル、風力発電機等の分散化電源３を有しており、商用周波数で交流電力を供給する。

　パワーコンディショナ１０は双方向の電力変換装置であり、双方向インバータ１１と制御部１３と計測部１５を有している。双方向インバータ１１は、グリッドＧの交流電力を直流電力に変換して蓄電システムＳ１を充電することができる。蓄電システムＳ１の直流電力を交流電力に変換してグリッドＧに出力できる。計測部１５は、パワーコンディショナ１０のＡＣ端子Ｐ１又はＤＣ端子Ｐ２の電圧、電流を計測する。この実施形態では、ＤＣ端子Ｐ２の電圧、電流を計測する。

　蓄電システムＳ１は、住宅用や産業用、エネルギーマネージメント用など、様々な用途で使用できる。蓄電システムＳ１は、グリッドＧの余剰電力で蓄電し、電力の需給バランスに応じて放電することで、エネルギーの効率的な活用に貢献することが出来る。

　蓄電システムＳ１は、複数の蓄電部１５Ａ～１５Ｃと、統合電池管理装置１００から構成されている。

　各蓄電部１５Ａ～１５Ｃは、蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃとバンク管理装置５０Ａ～５０Ｃとから構成されている。

　蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃは、パワーコンディショナ１０に並列に接続されている。蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃは、同一構成である。

　蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃは、図２に示すように、直列に接続された複数の蓄電モジュール３０－１、蓄電モジュール３０－２、蓄電モジュール３０－Ｎ、複数のセンサユニット３５－１、センサユニット３５－２、センサユニット３５－Ｎ及び電流センサ４０から構成されている。以下、複数の蓄電モジュールを総称して、蓄電モジュール３０とする。センサユニット２５も同様とする。

　図３に示すように、１つの蓄電モジュール３０は、直列に接続された複数の蓄電セル３１から構成されている。蓄電セル３１は、リチウムイオン二次電池セル等を、用いることが出来る。

　センサユニット３５は、蓄電モジュール３０に対して、それぞれ設けられている。センサユニット３５は、各蓄電セル３１のセル電圧Ｖｃを検出する。センサユニット３５は、温度センサ３６を有しており、蓄電モジュール３０の電池温度Ｔも検出する。

　センサユニット３５は、図２に示すように、隣接するセンサユニット３５に対して通信可能に接続されている。センサユニット３５は、バンク管理装置５０Ｂの指示に応答して、上位から下位のセンサユニット３５にデータを順々に伝達することで、各センサユニット２５の計測結果を、最下位のセンサユニット３５Ｎに集約して、バンク管理装置５０Ｂに送信することが出来る。

　バンク管理装置５０Ａ～５０Ｃは、蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃごとに、設けられている。バンク管理装置５０Ａ～５０Ｃは、図４に示すように、ＣＰＵ等の演算部５１と、記憶部５５とを備える。記憶部５５には、後述する電流制限機能の実行に必要なデータが記憶されている。

　バンク管理装置５０Ａ～５０は、センサユニット３５及び電流センサ４０から送信される各種データに基づいて、蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの電流Ｉ、各蓄電セル３１のセル電圧Ｖｃ、電池温度Ｔを監視する。

　バンク管理装置５０Ａ～５０Ｃは、統合電池管理装置１００に通信可能に接続されている。統合電池管理装置１００は、ＣＰＵ等の演算部１０１と、記憶部１０５とを備える。

　統合電池管理装置１００は、バンク管理装置５０Ａ～５０Ｃから送信される蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの監視データ（蓄電バンク２０の電流Ｉ、各蓄電セル３１のセル電圧Ｖｃ、電池温度Ｔのデータ）に基づいて、システム全体の状態を監視する。

２．電流制限機能
　図５はバンク管理装置５０Ａの電流制限機能に関する演算ブロックを示している。バンク管理装置５０Ａの演算部５１は、第１演算ブロック５２と第２演算ブロック５３を有している。他のバンク管理装置５０Ｂ、５０Ｃも同様の演算ブロックを有している。

　第１演算ブロック５２は、内部抵抗マップ５２Ａを有しており、蓄電バンク２０の電池温度、ＳＯＣに基づいて、蓄電セル３１の内部抵抗Ｒを算出する。ＳＯＣは、電流積算法で求めることが出来る。ＳＯＣは充電状態であり、満充電容量[Ah]に対する残存容量[Ah]の比率で表すことが出来る。

　第１演算ブロック５２は、蓄電セル３１のセル電圧Ｖｃ、内部抵抗Ｒのデータに基づき、蓄電バンク２０の電流目標値Ｉｎｏを算出する。電流目標値Ｉｎｏは、蓄電バンク２０を安全に運用できる電流Ｉの上限値である。

　電流目標値Ｉｎｏは、例えば、Ｖｃ、Ｒを変数とする計算式で求めてもよいし、Ｖｃ、Ｒを入力値として電流目標値Ｉｎｏを決定する参照テーブルを利用して求めてもよい。電流目標値Ｉｎｏは、一般に、セル電圧Ｖｃが低い程、高く、内部抵抗Ｒが大きいほど、低い。

　この例では、充電時の電流目標値Ｉｎｏは、セル電圧Ｖｃの最高値を用いて計算し、放電時の電流目標値Ｉｎｏは、セル電圧Ｖｃの最低値を用いて計算する。第１演算ブロック５２は、各時点におけるＶｃ、Ｒのデータに基づいて、電流目標値Ｉｎｏを、更新してもよい。

　蓄電バンク２０の電流目標値Ｉｎｏが５０Ａの場合（Ｉｎｏ＝５０Ａ）、蓄電システムＳ１の電流目標値を１５０Ａ（５０Ａ×３）にすることが考えられる。しかし、蓄電システムＳ１の総電流ＩTがパワーコンディショナ１０により１５０Ａに制御されていても、蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃに温度差や劣化ばらつきがあると、電流Ｉ１～Ｉ３が不均一となり、一部の蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃにおいて、電流Ｉ１～Ｉ３が、蓄電バンク２０の電流目標値Ｉｎｏを超過する可能性がある。

　図１の例では、蓄電システムＳ１の総電流ＩＴは１５０Ａに制御されているが、Ｉ１＝４５Ａ、Ｉ２＝５０Ａ、Ｉ３＝５５Ａであり、蓄電バンク２０Ｃの電流Ｉ３は、蓄電バンク２０の電流目標値（Ｉｎｏ＝５０Ａ）を超過している。

　図５に示す第２演算ブロック５３は、電流目標値Ｉｎｏに対する蓄電バンク２０の電流Ｉの超過を抑制するため、蓄電バンク２０の電流抑制値Ｉｓｕｐ、電流制限値Ｉｌｉｍｉｔを算出する。電流抑制値Ｉｓｕｐは電流Ｉの調整量（現在値に対する下げ幅）、電流制限値Ｉｌｉｍｉｔは電流上限値である。

　具体的に説明すると、第２演算ブロック５３は、第１演算部５３Ａ、第２演算部５３Ｂ、メモリ５３Ｃ、加算部５３Ｄを有している。

　第１演算部５３Ａは、蓄電バンク２０の電流目標値Ｉｎｏと電流計測値Ｉｎｔに基づいて、電流差分Ｉｎo－Ｉｎｔと電流比率Ｉｎo／Ｉｎｔを算出する。電流超過時、Ｉｎo＜Ｉｎｔであるため、Ｉｎo－Ｉｎｔ＜０、Ｉｎo／Ｉｎｔ＜１である。

　第２演算部５３Ｂは、電流差分Ｉｎo－Ｉｎｔ、電流比率Ｉｎo／Ｉｎｔ及びメモリ５３Ｃに記憶された電流抑制値Ｉｓｕｐの前回値に基づいて、電流抑制値Ｉｓｕｐを演算する。ただし、Ｉｓｕｐの初期値はゼロである。

　加算部５３Ｄは、電流目標値Ｉｎｏと電流抑制値Ｉｓｕｐを加算し、電流制限値Ｉｌｉｍｉｔを算出する。Ｉｓｕｐ、Ｉｌｉｍｉｔの計算式は、以下の通りである。

　Ｉｓｕｐ＝（Ｉｓｕｐの前回値＋Ｉｎo－Ｉｎｔ）×（Ｉｎo／Ｉｎｔ）　（Ａ）式
　Ｉｌｉｍｉｔ＝Ｉｎo＋Ｉｓｕｐ　　（Ｂ）式
　Ｉｓｕｐは蓄電バンク２０の電流抑制値、Ｉｎｏは蓄電バンク２０の電流目標値、Ｉｎｔは蓄電バンク２０の電流計測値、Ｉｌｉｍｉｔは蓄電バンク２０の電流制限値である。Ｉｓｕｐ＞０の場合（電流超過がない場合）、Ｉｓｕｐ＝０とする。

　計算例は、以下の通りである。Ｉｎｏ＝５０Ａ、Ｉｎｔ＝５５Ａ、Ｉｓｕｐの前回値＝０の場合、Ｉｎo－Ｉｎｔ＝－５Ａ、Ｉｎo／Ｉｎｔ＝０．９であることから、Ｉｓｕｐ＝－４．５Ａ、Ｉｌｉｍｉｔ＝４５．５Ａである。

　バンク管理装置５０Ａ～５０Ｃは、蓄電システムＳ１の稼働中、放電、充電に関係なく、電流センサ４０から所定周期で電流計測値Ｉｎｔのデータを取得し、取得した最新の電流計測値Ｉｎｔのデータに基づいて、電流差分Ｉｎo－Ｉｎｔ、電流比率Ｉｎo／Ｉｎｔを演算する。電流目標値Ｉｎｏはその都度、計算してもよいし、固定値を使用してもよい。

　バンク管理装置５０Ａ～５０Ｃは、所定周期で演算した電流差分Ｉｎo－Ｉｎｔ、電流比率Ｉｎo／Ｉｎｔに基づいて、電流抑制値Ｉｓｕｐ、電流制限値Ｉｌｉｍｉｔを再計算し更新する。バンク管理装置５０Ａ～５０Ｃは、更新した電流制限値Ｉｌｉｍｉｔを、統合電池管理装置１００にその都度、出力する。

　統合電池管理装置１００は、バンク管理装置５０Ａ～５０Ｃから送信される各蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの電流制限値Ｉｌｉｍｉｔ１～Ｉｌｉｍｉｔ３を比較し、最小電流制限値Ｉｌｉｍｉｔを決定する。

　具体的には、（Ｃ）式に示すように、最小電流制限値Ｉｌｉｍｉｔに対して、蓄電バンク２０のバンク数（並列接続数）Ｎを掛け算することにより算出する。

　ＩＴＬ＝Ｉｌｉｍｉｔ×Ｎ　　（Ｃ）式

　計算例は以下の通りである。Ｉｌｉｍｉｔ＝４５．５Ａ、Ｎ＝３の場合、蓄電システムＳ１の電流制限値ＩＴＬは、１３６．５Ａ（４５．５×３）となる。

　統合電池管理装置１００は、所定周期で蓄電システムＳ１の電流制限値ＩＴＬを算出し、その結果をパワーコンディショナ１０に送信する。

　パワーコンディショナ１０は、制御開始直後、蓄電システムＳ１の総電流ＩＴを、初期値（蓄電バンク２０の電流目標値Ｉｎｏ×バンク数＝１５０Ａ）に制御する。

　その後、パワーコンディショナ１０は、総合管理装置１００から出力される電流制限値ＩＴＬに基づいて、蓄電システムＳ１の総電流ＩＴを電流制限値ＩＴＬ（蓄電バンク２０の最小電流制限値Ｉｌｉｍｉｔ×バンク数Ｎ）以下に制御する。

　具体的には、計測部１５による総電流ＩＴの計測値（ＤＣ端Ｐ２の電流）を参照しつつ、双方向インバータ１１を介して、蓄電システムＳ１の総電流ＩＴを電流制限値ＩＴＬ以下に制御する。

　蓄電システムＳ１の総電流ＩＴを電流制限値ＩＴＬ以下に制御することにより、各蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃにおいて、蓄電バンク２０の電流目標値Ｉｎｏに対する、電流Ｉ１～Ｉ３の超過を抑制することが出来る。

　蓄電バンク２０の電流抑制値Ｉｓｕｐ、電流制限値Ｉｌｉｍｉｔの更新周期（演算周期）は、パワーコンディショナ１０の電流制御周期より、長い周期であることが望ましい。更新周期を長くすることで、電流未調整のまま、電流抑制値、電流制限値が更新されることを抑制できる。そのため、電流抑制機能を効果的に機能させることができる。

　図６、図７は、蓄電システムＳ１において、バンク間に温度差がある条件で放電した時の蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの電流Ｉ１～Ｉ３を示すグラフである。蓄電バンク２０Ｃは、蓄電バンク２０Ａ、２０Ｂに比べて温度が１０℃程度高く、電流Ｉが流れやすい条件になっている（温度が高いほど、内部抵抗が小さく電流が流れやすい）。電流Ｉの電流目標値Ｉｎｏは５０Ａである。

　図６は、電流制限機能は無く、蓄電システムＳ１の総電流ＩＴを初期値１５０Ａに制御した場合のグラフである。蓄電バンク２０Ｃの電流Ｉ３は、放電開始から約３０秒経過するまでの期間、蓄電バンク２０Ｃの電流目標値５０Ａを超過している。特に、放電開始から約１０秒の期間は、約６０Ａであり、１０Ａ超過している。

　図７は、電流制限機能を実施し、蓄電システムＳ１の総電流ＩＴを電流制限値ＩＴＬに制限した場合のグラフである。図７Ａは、各蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの電流Ｉ１～Ｉ３の推移を示し、図７Ｂは、蓄電システムＳ１の総電流ＩＴＬの推移を示す。蓄電バンク２０Ｃの電流Ｉ３は、放電開始から約３５秒経過するまでの期間、Ｉ１、Ｉ２よりも大きい。しかし、蓄電バンク２０Ｃの電流目標値５０Ａに制御されており、電流Ｉ３の電流超過が解消されている。それ以降の期間は、蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの電流Ｉ１～Ｉ３の大小関係は入れ替わっているものの、電流超過が抑えられている。

　図８Ａ、図８Ｂは、４バンクの蓄電システムを対象に、放電時に、電流制限機能を実行した場合について、蓄電バンク１～４の電流Ｉの時間推移をシミュレーションした結果を示している。図８Ａと図８Ｂは、電流抑制値Ｉｓｕｐの計算方法が、異なっている。図８Ａは、電流制限値Ｉｌｉｍｉｔの計算に、実施形態１のＡ式による電流抑制値Ｉｓｕｐを用いた場合のシミュレーション結果である。図８Ｂは、実施形態３のＦ式による電流抑制値Ｉｓｕｐを用いた場合のシミュレーション結果である。

　図８Ａ、図８Ｂの双方とも、バンク４の電流Ｉは、シミュレーション開始後、数十秒程度、蓄電バンクの電流目標値５０Ａを超えているが、約７０秒経過以降は、蓄電バンクの電流目標値５０Ａに維持されている。図８Ａ、図８Ｂを比較すると、バンク４の電流Ｉの挙動は、図８Ｂに比べて図８Ａの方が、電流が目標値５０Ａに収束するまでのアンダーシュート及びオーバシュート（図中のＡ部）が抑えられており、滑らかな応答が実現できている。

３．効果説明
　この構成は、蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃにおいて、蓄電バンク２０の電流目標値Ｉｎｏに対する電流Ｉ１～Ｉ３の電流超過を抑制することができ、蓄電システムＳ１を安全に運用できる。

　＜実施形態２＞
　実施形態１では、蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの電流Ｉ１～Ｉ３[Ａ]を制御したが、電流Ｉに代えて、蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの電力Ｐ[Ｗ]を制御してもよい。この場合、バンク管理装置５０は、以下の（Ｄ）、（Ｅ）式により、電力抑制値Ｐｓｕｐ、電力制限値Ｐｌｉｍｉｔを算出してもよい。

　Ｐｓｕｐ＝（Ｐｓｕｐの前回値＋Ｐｎo－Ｐｎｔ）×（Ｐｎo／Ｐｎｔ）　　（Ｄ）式
　Ｐｌｉｍｉｔ＝Ｐｎo＋Ｐｓｕｐ　　（Ｅ）式
　Ｐｓｕｐは蓄電バンク２０の電力抑制値、Ｐｎｏは蓄電バンク２０の電力目標値、Ｐｎｔは蓄電バンク２０の電力計測値、Ｐｌｉｍｉｔは蓄電バンク２０の電力制限値である。Ｐｓｕｐ＞０の場合（電力超過がない場合）、Ｐｓｕｐ＝０とする。

　＜実施形態３＞
　実施形態３は、実施形態１に対して、蓄電バンク２０の電流抑制値Ｉｓｕｐの計算方法が異なっている。バンク管理装置５０Ａ～５０Ｃは、以下の（Ｆ）式により、蓄電バンク２０の電流抑制値Ｉｓｕｐを算出する。

　Ｉｓｕｐ＝Ｉｓｕｐの前回値＋（Ｉｎo－Ｉｎｔ）×（Ｉｎo／Ｉｎｔ）　　（Ｆ）式
　Ｉｓｕｐは蓄電バンク２０の電流抑制値、Ｉｎｏは蓄電バンク２０の電流目標値、Ｉｎｔは蓄電バンク２０の電流計測値である。

　（Ｆ）式の計算方法でも、（Ａ）式の計算方法と同様に、蓄電バンク２０の電流抑制値Ｉｓｕｐを求めることが出来る。

　＜他の実施形態＞
　本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

　（１）上記実施形態では、本技術を、複数バンクの蓄電システムＳ１に適用したが、単バンクの蓄電システムＳ２（図９参照）に本技術を適用することも可能である。つまり、蓄電バンク２０からパワーコンディショナ１０に対して電流制限値Ｉｌｉｍｉｔのデータを送り、蓄電バンク２０の電流Ｉをパワーコンディショナ１０により電流制限値Ｉｌｉｍｉｔ以下に制限すればよい。

　（２）蓄電セルは、リチウムイオン二次電池に限らず、他の非水電解質二次電池や鉛蓄電池でもよい。蓄電セルに代えて、キャパシタを用いることも出来る。

　（３）上記実施形態では、バンク管理装置５０を、蓄電バンク２０とは別に設けたが、蓄電バンク２０の一部としてもよい。

　（４）上記実施形態では、電力変換装置の一例として、パワーコンディショナ１０を示したが、双方向の電力変換器（蓄電部を充放電可能な電力変換機器）であれば、別の装置でもよい。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ等でもよい。

　（５）上記実施形態では、電流抑制値Ｉｓｕｐの計算式として、（Ａ）式と、（Ｆ）式を示した。電流差分Ｉｎo－Ｉｎｔ、電流比率Ｉｎo／Ｉｎｔを用いていれば、電流抑制値Ｉｓｕｐは、別の式で計算してもよい。

　（６）上記実施形態では、各バンク管理装置５０Ａ～５０Ｃにて、各蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの電流抑制値Ｉｓｕｐ、電流制限値Ｉｌｉｍｉｔを算出した。バンク管理装置５０Ａ～５０ＣからＩｎｏ、Ｉｎｔのデータを統合電池管理装置１００に送り、統合電池管理装置１００で、各蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの電流抑制値Ｉｓｕｐ、電流制限値Ｉｌｉｍｉｔを算出してもよい。つまり、電流抑制値Ｉｓｕｐや電流制限値Ｉｌｉｍｉｔの演算主体は、バンク管理装置５０や統合電池管理装置１００など、所定の演算装置であればよい。

　（７）上記実施形態では、統合電池管理装置１００は、各蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの電流制限値Ｉｌｉｍｉｔ１～Ｉｌｉｍｉｔ３に基づいて、蓄電システムS１の電流制限値ＩＴＬを算出した。具体的には、電流制限値Ｉｌｉｍｉｔ１～Ｉｌｉｍｉｔ３を比較して最小電流制限値Ｉｌｉｍｉｔを決定し、蓄電システムS１の電流制限値ＩＴＬを、最小電流制限値Ｉｌｉｍｉｔに基づいて算出した。蓄電システムS１の電流制限値ＩＴＬの決定方法は、各蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの電流制限値Ｉｌｉｍｉｔ１～Ｉｌｉｍｉｔ３に基づくものであれば、別の方法でもよい。例えば、蓄電バンク２０Ａ～２０Ｃの電流制限値Ｉｌｉｍｉｔ１～Ｉｌｉｍｉｔ３の平均値を利用して、決定してもよい。

　（８）上記実施形態では、蓄電バンク２０の電流目標値Ｉｎoを、蓄電セル３１のセル電圧Ｖｃと内部抵抗Ｒから計算したが、電流目標値Ｉｎoは、所定の固定値でもよい。

　（９）実施形態１では、蓄電バンク２０の電流制限値Ｉｌｉｍｉｔを、蓄電バンク２０の電流目標値Ｉｎｏに対する電流計測値Ｉｎｔの差分Ｉｎｏ－Ｉｎｔと、電流目標値Ｉｎｏに対する電流計測値Ｉｎｔの比率Ｉｎｏ／Ｉｎｔと、に基づいて算出した。具体的には、実施形態１のＡ式、Ｂ式より算出した。

　蓄電バンク２０の電流制限値Ｉｌｉｍｉｔを、電流目標値Ｉｎｏに対する電流計測値Ｉｎｔの比率Ｉｎｏ／Ｉｎｔに基づいて算出してもよい。具体的には、以下の（Ｇ）式より算出してもよい。
　Ｉｌｉｍｉｔ＝Ｉｌｉｍｉｔの前回値×（Ｉｎo／Ｉｎｔ）　（Ｇ）式
　Ｉｌｉｍｉｔは各蓄電バンク２０の電流制限値、Ｉｎｏは各蓄電バンク２０の電流目標値、Ｉｎｔは各蓄電バンク２０の電流計測値である。Ｉｌｉｍｉｔの初期値は電流目標値Ｉｎｏである。電力制限値も同様の式で計算できる。

　蓄電バンク２０の電流制限値Ｉｌｉｍｉｔは、Ｇ式に代えて、Ｈ式により算出することもできる。
　Ｉｌｉｍｉｔ＝Ｉｌｉｍｉｔの前回値×（最小のＩｎo／Ｉｎｔ）　（Ｈ）式
　最小のＩｎo／Ｉｎｔは、１よりも小さい値であり、かつ、蓄電バンク間で比較したＩｎo／Ｉｎｔの最小値である。電力制限値も同様の式で計算できる。

　Ｇ式とＨ式は、右辺の第２項が異なっており、Ｇ式の第２項は（Ｉｎo／Ｉｎｔ）、Ｈ式の第２項は（最小のＩｎo／Ｉｎｔ）である。Ｇ式は、各蓄電バンク２０の電流制限値Ｉｌｉｍｉｔの算出式であり、第２項の（Ｉｎo／Ｉｎｔ）は、各蓄電バンク２０の電流比率である。Ｈ式は各蓄電バンク２０に共通の電流制限値Ｉｌｉｍｉｔの算出式であり、第２項の（最小のＩｎo／Ｉｎｔ）は、蓄電バンク間で比較したＩｎo／Ｉｎｔの最小値である。Ｈ式を用いる場合、各バンク管理装置５０Ａ～５０Ｃから各蓄電バンク２０Ａ～２０ＣのＩｎo／Ｉｎｔのデータを総合電池管理装置１００に送り、総合電池管理装置１００にて最小のＩｎo／Ｉｎｔを求め、求めた最小のＩｎo／Ｉｎｔより、バンク管理装置５０Ａ～５０Ｃに共通の電流制限値Ｉｌｉｍｉｔを求めることができる。更に、求めた共通の電流制限値Ｉｌｉｍｉｔから蓄電システムＳ１の電流制限値（ＩＴＬ＝Ｉｌｉｍｉｔ×Ｎ）を求めることが出来る。Ｎは、バンク数である。

　（１０）実施形態１～３の蓄電システムＳ１において、総合電池管理装置１００に電流制限機能を実行されるか否か（パワーコンディショナ１０に蓄電システムＳの電流制限値ＩＴＬを出力するかどうか）を選択する選択スイッチを設けてもよい。選択スイッチを設けることで、電流制限機能を使用するかどうか、ユーザによる選択が可能となる。

　１０　パワーコンディショナ（電力変換装置）
　２０Ａ～２０Ｃ　蓄電バンク
　３０　蓄電モジュール
　３５　モジュールセンサユニット
　４０　電流センサ
　５０Ａ～５０Ｃ　バンク管理装置
　１００　統合電池管理装置
　Ｉ１～Ｉ３　蓄電バンクの電流
　Ｉｓｕｐ　蓄電バンクの電流抑制値
　Ｉｌｉｍｉｔ　蓄電バンクの電流制限値
　ＩＴＬ　蓄電システムの電流制限値
　Ｓ１、Ｓ２　蓄電システム

Claims

　蓄電システム用の蓄電部であって、
　電力変換装置に対して接続された蓄電バンクと、
　バンク管理装置と、を含み、
　前記バンク管理装置は、
　前記蓄電バンクの電流目標値と電流計測値とに基づいて、前記電流目標値に対する電流の超過を制限する電流制限値を算出する、又は、
　前記蓄電バンクの電力目標値と電力計測値とに基づいて、前記電力目標値に対する電力の超過を制限する電力制限値を算出する、蓄電部。
　請求項１に記載の蓄電部であって、
　前記バンク管理装置は、所定周期で電流計測値を少なくとも取得し、前記蓄電バンクの電流制限値を更新する、又は、所定周期で電力計測値を少なくとも取得し、前記蓄電バンクの電力制限値を更新する、蓄電部。
　請求項１又は請求項２に記載の蓄電部であって、
　前記バンク管理装置は、
　前記蓄電バンクの前記電流制限値を、前記蓄電バンクの電流目標値に対する電流計測値の差分と電流目標値に対する電流計測値の比率とに基づいて算出する、又は、
　前記蓄電バンクの前記電力制限値を、前記蓄電バンクの電力目標値に対する電力計測値の差分と電力目標値に対する電力計測値の比率とに基づいて算出する、蓄電部。
　請求項３に記載の蓄電部であって、
　前記バンク管理装置は、以下の式により、前記蓄電バンクの電流制限値を算出する又は、前記蓄電バンクの電力制限値を算出する、蓄電部。
　Ｙｌｉｍｉｔ＝Ｙｎo＋Ｙｓｕｐ
　Ｙｓｕｐ＝（Ｙｓｕｐの前回値＋Ｙｎo－Ｙｎｔ）×（Ｙｎo／Ｙｎｔ）
　Ｙｌｉｍｉｔは蓄電バンクの電流制限値又は電力制限値、Ｙｎｏは蓄電バンクの電流目標値又は電力目標値、Ｙｓｕｐは蓄電バンクの電流抑制値又は電力抑制値、Ｙｎｔは蓄電バンクの電流計測値又は電力計測値である。
　請求項１又は請求項２に記載の蓄電部であって、
　前記バンク管理装置は、以下の式により、前記蓄電バンクの電流制限値を算出する又は、前記蓄電バンクの電力制限値を算出する、蓄電部。
　Ｙｌｉｍｉｔ＝Ｙｌｉｍｉｔの前回値×（Ｙｎo／Ｙｎｔ）
　Ｙｌｉｍｉｔは蓄電バンクの電流制限値又は電力制限値、Ｙｎｏは蓄電バンクの電流目標値又は電力目標値、Ｙｎｔは各蓄電バンクの電流計測値又は電力計測値である。
　電力変換装置に接続され、電気エネルギーを蓄電する蓄電システムであって、
　複数の蓄電部と、
　統合電池管理装置と、を含み、
　前記蓄電部は、
　前記電力変換装置に対して接続された蓄電バンクと、
　前記蓄電バンクに対応して設けられたバンク管理装置と、を含み、
　前記統合管理装置は、
　各前記蓄電バンクの電流制限値を前記バンク管理装置から取得又は算出し、
　各前記蓄電バンクの電流制限値に基づいて、前記蓄電システムの電流制限値を算出する、又は、
　各前記蓄電バンクの電力制限値を前記バンク管理装置から取得又は算出し、
　各前記蓄電バンクの電力制限値に基づいて、前記蓄電システムの電力制限値を算出する、蓄電システム。
　電気エネルギー貯蔵変換システムであって、
　電力変換装置と、
　請求項６に記載の蓄電システムと、を備え、
　前記電力変換装置は、
　前記蓄電システムの電流を、前記蓄電システムの電流制限値以下に制御する、又は、
　前記蓄電システムの電力を、前記蓄電システムの電力制限値以下に制御する、電気エネルギー貯蔵変換システム。