JP3530519B2 - 蓄電装置の電圧均等化装置及び該装置を備えた電力貯蔵システム - Google Patents
蓄電装置の電圧均等化装置及び該装置を備えた電力貯蔵システムInfo
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- JP3530519B2 JP3530519B2 JP2002088103A JP2002088103A JP3530519B2 JP 3530519 B2 JP3530519 B2 JP 3530519B2 JP 2002088103 A JP2002088103 A JP 2002088103A JP 2002088103 A JP2002088103 A JP 2002088103A JP 3530519 B2 JP3530519 B2 JP 3530519B2
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン電
池等の二次電池を直列接続してなる蓄電装置に係り、特
に、二次電池の電圧のバラツキを均等化する蓄電装置の
電圧均等化装置及び該装置を備えた電力貯蔵システムに
関する。
池等の二次電池を直列接続してなる蓄電装置に係り、特
に、二次電池の電圧のバラツキを均等化する蓄電装置の
電圧均等化装置及び該装置を備えた電力貯蔵システムに
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、夜間と昼間の電力需要の差は増大
を続けており、特に夏期における昼間の電力需要は全発
電能力の上限に近づきつつある。発電能力は、最大電力
需要にあわせて構成されているが、電力需要が落ち込む
期間は、発電設備の稼働率の低下がみられ、著しく効率
性を欠いているため、電力需要の平準化が求められてい
る。一方、電力系統との連系を有しない分散型の発電機
においては、出力の変動が小さいほうが効率的であると
ともに、電力の余剰や不足を発生させないことが求めら
れている。これらの要求に対応するため、近年では電力
貯蔵システムが開発されている。この電力貯蔵システム
は、発電機の余剰電力や、電気料金が低額である夜間電
力を大型の蓄電装置に蓄え、この蓄電した電力を電力需
要が大きいときに使用するものであり、効率よく電力を
使用することができる。
を続けており、特に夏期における昼間の電力需要は全発
電能力の上限に近づきつつある。発電能力は、最大電力
需要にあわせて構成されているが、電力需要が落ち込む
期間は、発電設備の稼働率の低下がみられ、著しく効率
性を欠いているため、電力需要の平準化が求められてい
る。一方、電力系統との連系を有しない分散型の発電機
においては、出力の変動が小さいほうが効率的であると
ともに、電力の余剰や不足を発生させないことが求めら
れている。これらの要求に対応するため、近年では電力
貯蔵システムが開発されている。この電力貯蔵システム
は、発電機の余剰電力や、電気料金が低額である夜間電
力を大型の蓄電装置に蓄え、この蓄電した電力を電力需
要が大きいときに使用するものであり、効率よく電力を
使用することができる。
【０００３】電力貯蔵システムに用いられる蓄電装置に
は、リチウムイオン電池やニッケルカドニウム電池等の
二次電池（セル）が使用され、電力供給時に要求される
５０ｋＷや１００ｋＷといった比較的大きな電力量を供
給するために、二次電池を直列に接続したモジュールを
複数並列接続した構成を有している。
は、リチウムイオン電池やニッケルカドニウム電池等の
二次電池（セル）が使用され、電力供給時に要求される
５０ｋＷや１００ｋＷといった比較的大きな電力量を供
給するために、二次電池を直列に接続したモジュールを
複数並列接続した構成を有している。
【０００４】従来、上述した蓄電装置の充放電を効率よ
く行うために、セルの電圧のバラツキを均等化させる手
法が種々提案されている。
く行うために、セルの電圧のバラツキを均等化させる手
法が種々提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の均等化方法は、いずれも低電圧用の蓄電装置を
対象としたものであり、多数の二次電池を直列に接続し
てなる高圧系の大型蓄電装置に適用する手法は提案され
ていない。
た従来の均等化方法は、いずれも低電圧用の蓄電装置を
対象としたものであり、多数の二次電池を直列に接続し
てなる高圧系の大型蓄電装置に適用する手法は提案され
ていない。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、簡単な回路構成によって二次電池の電圧のバラ
ツキを解消するとともに、多数の二次電池を直列に接続
して構成される高圧系の蓄電装置に適用可能な電圧均等
化装置を提供することを目的とする。
もので、簡単な回路構成によって二次電池の電圧のバラ
ツキを解消するとともに、多数の二次電池を直列に接続
して構成される高圧系の蓄電装置に適用可能な電圧均等
化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、直列接続された複数の二次電池を１以上
の二次電池からなるブロックに分割し、該ブロックを１
単位として二次電池の充電状態を管理する蓄電装置の電
圧均等化装置であって、前記二次電池の各々に対応して
設けられるバイパス回路と、前記ブロック毎に設けら
れ、対応するブロックを構成する全ての二次電池の電池
電圧を検出し、該検出結果を出力する電池回路と、前記
電池回路から前記検出結果を取得し、該検出結果に基づ
いて、前記バイパス回路を作動させる二次電池を決定す
るユニット監視回路とを具備し、前記ユニット監視回路
は、基準電圧と電池電圧との差が所定電圧値以上である
二次電池のバイパス回路を作動させるとともに、前記バ
イパス回路を作動させる二次電池の数が、予め設定した
所定数を上回った場合には、電池電圧が高い二次電池の
バイパス回路を優先させて作動させることを特徴とする
蓄電装置の電圧均等化装置を提供する。
に、本発明は、直列接続された複数の二次電池を１以上
の二次電池からなるブロックに分割し、該ブロックを１
単位として二次電池の充電状態を管理する蓄電装置の電
圧均等化装置であって、前記二次電池の各々に対応して
設けられるバイパス回路と、前記ブロック毎に設けら
れ、対応するブロックを構成する全ての二次電池の電池
電圧を検出し、該検出結果を出力する電池回路と、前記
電池回路から前記検出結果を取得し、該検出結果に基づ
いて、前記バイパス回路を作動させる二次電池を決定す
るユニット監視回路とを具備し、前記ユニット監視回路
は、基準電圧と電池電圧との差が所定電圧値以上である
二次電池のバイパス回路を作動させるとともに、前記バ
イパス回路を作動させる二次電池の数が、予め設定した
所定数を上回った場合には、電池電圧が高い二次電池の
バイパス回路を優先させて作動させることを特徴とする
蓄電装置の電圧均等化装置を提供する。
【０００８】このように、蓄電装置を構成する多数の二
次電池を１以上の二次電池からなるブロックに分割し、
そのブロックを１単位として電池回路を設けるため、各
電池回路当たりの管理電圧を低く抑えることができる。
これにより、電池回路として高圧系仕様の特別な回路や
素子を用いることなく、一般的な回路構成により、高電
圧系の蓄電装置にも適用可能な電圧均等化装置を実現す
ることができる。なお、前記ブロックを構成する二次電
池の数は、前記ブロックを構成する全ての二次電池を満
充電状態としたときの前記ブロックの電池電圧が前記電
池回路の許容電圧以内となるように制限されていること
を前提とする。また、基準電圧との差が所定電圧値以上
の二次電池については、バイパス回路を作動させること
により、充電を一定期間停止させ、一方、バイパス回路
が作動されなかった二次電池については充電を引き続き
行う。このようにして、電池電圧の低い二次電池におい
ては、引き続き充電を行うことにより徐々に電池電圧が
上昇し、徐々にバイパス回路が作動した二次電池の電池
電圧に近づくことになるため、蓄電装置を構成する二次
電池の電池電圧のバラツキを小さくすることができる。
また、このような構成によれば、電圧のバラツキを均等
化させながら、充電を行うことができるので、非常に効
率よく蓄電装置の充電を実施することが可能となる。な
お、上記基準電圧としては、最低電池電圧を採用しても
良いし、それ以外の比較的電池電圧の低いものを採用す
るようにしてもよい。また、例えば、基準電圧との電圧
差が所定値以上となった二次電池については、全てバイ
パス回路を作動させるようにした場合、この所定値を小
さく設定してしまうと、バイパス回路を作動させる二次
電池の数が非常に多くなってしまう虞がある。この場
合、充電が効率よく行われず、満充電状態になるまでに
長時間要することとなり、好ましくない。このような場
合に備えて、バイパス回路を作動させる二次電池の数を
予め設定し、バイパス回路を作動させる二次電池の数を
制限することにより、二次電池の電圧の均等化を行いな
がらも、充電を効率よく実施することができる。
次電池を１以上の二次電池からなるブロックに分割し、
そのブロックを１単位として電池回路を設けるため、各
電池回路当たりの管理電圧を低く抑えることができる。
これにより、電池回路として高圧系仕様の特別な回路や
素子を用いることなく、一般的な回路構成により、高電
圧系の蓄電装置にも適用可能な電圧均等化装置を実現す
ることができる。なお、前記ブロックを構成する二次電
池の数は、前記ブロックを構成する全ての二次電池を満
充電状態としたときの前記ブロックの電池電圧が前記電
池回路の許容電圧以内となるように制限されていること
を前提とする。また、基準電圧との差が所定電圧値以上
の二次電池については、バイパス回路を作動させること
により、充電を一定期間停止させ、一方、バイパス回路
が作動されなかった二次電池については充電を引き続き
行う。このようにして、電池電圧の低い二次電池におい
ては、引き続き充電を行うことにより徐々に電池電圧が
上昇し、徐々にバイパス回路が作動した二次電池の電池
電圧に近づくことになるため、蓄電装置を構成する二次
電池の電池電圧のバラツキを小さくすることができる。
また、このような構成によれば、電圧のバラツキを均等
化させながら、充電を行うことができるので、非常に効
率よく蓄電装置の充電を実施することが可能となる。な
お、上記基準電圧としては、最低電池電圧を採用しても
良いし、それ以外の比較的電池電圧の低いものを採用す
るようにしてもよい。また、例えば、基準電圧との電圧
差が所定値以上となった二次電池については、全てバイ
パス回路を作動させるようにした場合、この所定値を小
さく設定してしまうと、バイパス回路を作動させる二次
電池の数が非常に多くなってしまう虞がある。この場
合、充電が効率よく行われず、満充電状態になるまでに
長時間要することとなり、好ましくない。このような場
合に備えて、バイパス回路を作動させる二次電池の数を
予め設定し、バイパス回路を作動させる二次電池の数を
制限することにより、二次電池の電圧の均等化を行いな
がらも、充電を効率よく実施することができる。
【０００９】また、本発明は、直列接続された複数の二
次電池を１以上の二次電池からなるブロックに分割し、
該ブロックを１単位として二次電池の充電状態を管理す
る蓄電装置の電圧均等化装置であって、前記二次電池の
各々に対応して設けられるバイパス回路と、前記ブロッ
ク毎に設けられ、対応するブロックを構成する全ての二
次電池の電池電圧を検出し、該検出結果を出力する電池
回路とを備え、一の電池回路が、他の全ての電池回路か
ら前記検出結果を取得し、取得した該検出結果と自己の
検出結果とに基づいて、基準電圧と電池電圧との差が所
定電圧値以上であるときに、前記バイパス回路を作動さ
せる二次電池を決定するとともに、前記バイパス回路を
作動させる二次電池の数が、予め設定した所定数を上回
った場合には、電池電圧が高い二次電池のバイパス回路
を優先させて作動させることを特徴とする蓄電装置の電
圧均等化装置を提供する。
次電池を１以上の二次電池からなるブロックに分割し、
該ブロックを１単位として二次電池の充電状態を管理す
る蓄電装置の電圧均等化装置であって、前記二次電池の
各々に対応して設けられるバイパス回路と、前記ブロッ
ク毎に設けられ、対応するブロックを構成する全ての二
次電池の電池電圧を検出し、該検出結果を出力する電池
回路とを備え、一の電池回路が、他の全ての電池回路か
ら前記検出結果を取得し、取得した該検出結果と自己の
検出結果とに基づいて、基準電圧と電池電圧との差が所
定電圧値以上であるときに、前記バイパス回路を作動さ
せる二次電池を決定するとともに、前記バイパス回路を
作動させる二次電池の数が、予め設定した所定数を上回
った場合には、電池電圧が高い二次電池のバイパス回路
を優先させて作動させることを特徴とする蓄電装置の電
圧均等化装置を提供する。
【００１０】このように、蓄電装置を構成する多数の二
次電池を１以上の二次電池からなるブロックに分割し、
そのブロックを１単位として電池回路を設けるため、各
電池回路当たりの管理電圧を低く抑えることができる。
これにより、電池回路として高圧系仕様の特別な回路や
素子を用いることなく、一般的な回路構成により、高電
圧系の蓄電装置にも適用可能な電圧均等化装置を実現す
ることができる。また、基準電圧との差が所定電圧値以
上の二次電池については、バイパス回路を作動させるこ
とにより、充電を一定期間停止させ、一方、バイパス回
路が作動されなかった二次電池については充電を引き続
き行う。このようにして、電池電圧の低い二次電池にお
いては、引き続き充電を行うことにより徐々に電池電圧
が上昇し、徐々にバイパス回路が作動した二次電池の電
池電圧に近づくことになるため、蓄電装置を構成する二
次電池の電池電圧のバラツキを小さくすることができ
る。また、このような構成によれば、電圧のバラツキを
均等化させながら、充電を行うことができるので、非常
に効率よく蓄電装置の充電を実施することが可能とな
る。なお、上記基準電圧としては、最低電池電圧を採用
しても良いし、それ以外の比較的電池電圧の低いものを
採用するようにしてもよい。また、例えば、基準電圧と
の電圧差が所定値以上となった二次電池については、全
てバイパス回路を作動させるようにした場合、この所定
値を小さく設定してしまうと、バイパス回路を作動させ
る二次電池の数が非常に多くなってしまう虞がある。こ
の場合、充電が効率よく行われず、満充電状態になるま
でに長時間要することとなり、好ましくない。このよう
な場合に備えて、バイパス回路を作動させる二次電池の
数を予め設定し、バイパス回路を作動させる二次電池の
数を制限することにより、二次電池の電圧の均等化を行
いながらも、充電を効率よく実施することができる。
次電池を１以上の二次電池からなるブロックに分割し、
そのブロックを１単位として電池回路を設けるため、各
電池回路当たりの管理電圧を低く抑えることができる。
これにより、電池回路として高圧系仕様の特別な回路や
素子を用いることなく、一般的な回路構成により、高電
圧系の蓄電装置にも適用可能な電圧均等化装置を実現す
ることができる。また、基準電圧との差が所定電圧値以
上の二次電池については、バイパス回路を作動させるこ
とにより、充電を一定期間停止させ、一方、バイパス回
路が作動されなかった二次電池については充電を引き続
き行う。このようにして、電池電圧の低い二次電池にお
いては、引き続き充電を行うことにより徐々に電池電圧
が上昇し、徐々にバイパス回路が作動した二次電池の電
池電圧に近づくことになるため、蓄電装置を構成する二
次電池の電池電圧のバラツキを小さくすることができ
る。また、このような構成によれば、電圧のバラツキを
均等化させながら、充電を行うことができるので、非常
に効率よく蓄電装置の充電を実施することが可能とな
る。なお、上記基準電圧としては、最低電池電圧を採用
しても良いし、それ以外の比較的電池電圧の低いものを
採用するようにしてもよい。また、例えば、基準電圧と
の電圧差が所定値以上となった二次電池については、全
てバイパス回路を作動させるようにした場合、この所定
値を小さく設定してしまうと、バイパス回路を作動させ
る二次電池の数が非常に多くなってしまう虞がある。こ
の場合、充電が効率よく行われず、満充電状態になるま
でに長時間要することとなり、好ましくない。このよう
な場合に備えて、バイパス回路を作動させる二次電池の
数を予め設定し、バイパス回路を作動させる二次電池の
数を制限することにより、二次電池の電圧の均等化を行
いながらも、充電を効率よく実施することができる。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】また、本発明は、複数の二次電池を少なく
とも１つの二次電池からなるブロックに分割し、該ブロ
ックを１単位として二次電池の充電状態を管理する蓄電
装置の電圧均等化装置を備える電力貯蔵システムであっ
て、前記電圧均等化装置は、前記二次電池の各々に対応
して設けられるバイパス回路と、前記ブロック毎に設け
られ、対応するブロックを構成する全ての二次電池の電
圧を検出し、該検出結果を出力する電池回路と、前記電
池回路から前記検出結果を取得し、該検出結果に基づい
て、前記バイパス回路を作動させる二次電池を決定する
ユニット監視回路とを備え、前記ユニット監視回路は、
基準電圧と電池電圧との差が所定電圧値以上である二次
電池のバイパス回路を作動させるとともに、前記バイパ
ス回路を作動させる二次電池の数が、予め設定した所定
数を上回った場合には、電池電圧が高い二次電池のバイ
パス回路を優先させて作動させることを特徴とする電力
貯蔵システムを提供する。
とも１つの二次電池からなるブロックに分割し、該ブロ
ックを１単位として二次電池の充電状態を管理する蓄電
装置の電圧均等化装置を備える電力貯蔵システムであっ
て、前記電圧均等化装置は、前記二次電池の各々に対応
して設けられるバイパス回路と、前記ブロック毎に設け
られ、対応するブロックを構成する全ての二次電池の電
圧を検出し、該検出結果を出力する電池回路と、前記電
池回路から前記検出結果を取得し、該検出結果に基づい
て、前記バイパス回路を作動させる二次電池を決定する
ユニット監視回路とを備え、前記ユニット監視回路は、
基準電圧と電池電圧との差が所定電圧値以上である二次
電池のバイパス回路を作動させるとともに、前記バイパ
ス回路を作動させる二次電池の数が、予め設定した所定
数を上回った場合には、電池電圧が高い二次電池のバイ
パス回路を優先させて作動させることを特徴とする電力
貯蔵システムを提供する。
【００１８】また、本発明は、複数の二次電池を少なく
とも１つの二次電池からなるブロックに分割し、該ブロ
ックを１単位として二次電池の充電状態を管理する蓄電
装置の電圧均等化装置を備える電力貯蔵システムであっ
て、前記電圧均等化装置は、前記二次電池の各々に対応
して設けられるバイパス回路と、前記ブロック毎に設け
られ、対応するブロックを構成する全ての二次電池の電
池電圧を検出し、該検出結果を出力する電池回路とを備
え、一の電池回路が、他の全ての電池回路から前記検出
結果を取得し、取得した該検出結果と自己の検出結果と
に基づいて、基準電圧と電池電圧との差が所定電圧値以
上であるときに、前記バイパス回路を作動させる二次電
池を決定するとともに、前記バイパス回路を作動させる
二次電池の数が、予め設定した所定数を上回った場合に
は、電池電圧が高い二次電池のバイパス回路を優先させ
て作動させることを特徴とする電力貯蔵システムを提供
する。
とも１つの二次電池からなるブロックに分割し、該ブロ
ックを１単位として二次電池の充電状態を管理する蓄電
装置の電圧均等化装置を備える電力貯蔵システムであっ
て、前記電圧均等化装置は、前記二次電池の各々に対応
して設けられるバイパス回路と、前記ブロック毎に設け
られ、対応するブロックを構成する全ての二次電池の電
池電圧を検出し、該検出結果を出力する電池回路とを備
え、一の電池回路が、他の全ての電池回路から前記検出
結果を取得し、取得した該検出結果と自己の検出結果と
に基づいて、基準電圧と電池電圧との差が所定電圧値以
上であるときに、前記バイパス回路を作動させる二次電
池を決定するとともに、前記バイパス回路を作動させる
二次電池の数が、予め設定した所定数を上回った場合に
は、電池電圧が高い二次電池のバイパス回路を優先させ
て作動させることを特徴とする電力貯蔵システムを提供
する。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の一
実施形態について説明する。ここでは、本発明の一実施
形態として本発明の蓄電装置の電圧均等化装置を電力貯
蔵システムに適用した場合について説明する。
実施形態について説明する。ここでは、本発明の一実施
形態として本発明の蓄電装置の電圧均等化装置を電力貯
蔵システムに適用した場合について説明する。
【００２０】図１は本発明の一実施形態に係る電力貯蔵
システム１５０の概略構成を示す図である。図１に示す
電力貯蔵システム１５０において、蓄電装置１は、複数
のセルＢが直列に接続されたモジュール電池６が、複数
直列に接続されて構成される。なお、本実施形態では、
１つのモジュール電池６は、４つのセルＢにより構成さ
れているものとする。また、上記セルＢとしては、リチ
ウムイオン電池、ニッケルカドニウム電池、ニッケル水
素電池が使用される。
システム１５０の概略構成を示す図である。図１に示す
電力貯蔵システム１５０において、蓄電装置１は、複数
のセルＢが直列に接続されたモジュール電池６が、複数
直列に接続されて構成される。なお、本実施形態では、
１つのモジュール電池６は、４つのセルＢにより構成さ
れているものとする。また、上記セルＢとしては、リチ
ウムイオン電池、ニッケルカドニウム電池、ニッケル水
素電池が使用される。
【００２１】上記各モジュール電池には、電池回路１１
がそれぞれ設けられている。電池回路１１は、対応する
モジュール電池６を構成する全てのセルＢの電池電圧を
検出し、検出結果をユニット監視回路１３へ通知する。
また、各電池回路１１とユニット監視回路１３とは、信
号線１２によって互いに接続され、情報を送受すること
ができる。なお、信号線１２は、有線、無線に拘わら
ず、情報を伝達できる手段であれば、どのようなもので
も良い。
がそれぞれ設けられている。電池回路１１は、対応する
モジュール電池６を構成する全てのセルＢの電池電圧を
検出し、検出結果をユニット監視回路１３へ通知する。
また、各電池回路１１とユニット監視回路１３とは、信
号線１２によって互いに接続され、情報を送受すること
ができる。なお、信号線１２は、有線、無線に拘わら
ず、情報を伝達できる手段であれば、どのようなもので
も良い。
【００２２】更に、直列電池ユニット５は、上記電池回
路１１の他、蓄電装置１の信頼性、安全性を高めるため
に、セルの過充電保護、過放電保護、過電流保護、過昇
温保護等を行うそれぞれの保護回路（図示略）を備えて
いる。また、直列電池ユニット５内には、モジュール電
池６を構成する各セル電圧を検出する電圧センサ、蓄電
装置１の端子間電圧、即ち蓄電装置１全体の電池電圧を
検出する電圧センサ、蓄電装置１に流れる電流を計測す
る電流センサ、蓄電装置の温度を検出する温度センサ等
が備えられており、これら各種センサによって、所定の
タイミングで電池電圧等が検出され、検出結果が充放電
制御装置３へ通知される。
路１１の他、蓄電装置１の信頼性、安全性を高めるため
に、セルの過充電保護、過放電保護、過電流保護、過昇
温保護等を行うそれぞれの保護回路（図示略）を備えて
いる。また、直列電池ユニット５内には、モジュール電
池６を構成する各セル電圧を検出する電圧センサ、蓄電
装置１の端子間電圧、即ち蓄電装置１全体の電池電圧を
検出する電圧センサ、蓄電装置１に流れる電流を計測す
る電流センサ、蓄電装置の温度を検出する温度センサ等
が備えられており、これら各種センサによって、所定の
タイミングで電池電圧等が検出され、検出結果が充放電
制御装置３へ通知される。
【００２３】電力変換装置２は、電力系統から供給され
る交流電力から直流電力を生成し、蓄電装置１へ出力す
るとともに、蓄電装置１から供給される直流電力から交
流電力を生成し、負荷系統又は電力系統へ供給する機能
を備える、いわゆる双方向インバータである。この電力
変換装置２は、複数のスイッチング素子（例えば、サイ
リスタ、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳ ＦＥＴ等）から構成
されており、このスイッチング素子を充放電制御装置３
が所定のタイミングでスイッチング駆動することによ
り、蓄電装置１の充電時には、電力系統からの交流電力
を整流して蓄電装置１へ供給する整流器として機能し、
放電時には蓄電装置１からの電力を交流変換して負荷系
統等へ出力するインバータとして機能する。また、この
スイッチングのオンオフのデューティ比を代えることに
より、一定期間における出力電力量を増減させることが
できる。
る交流電力から直流電力を生成し、蓄電装置１へ出力す
るとともに、蓄電装置１から供給される直流電力から交
流電力を生成し、負荷系統又は電力系統へ供給する機能
を備える、いわゆる双方向インバータである。この電力
変換装置２は、複数のスイッチング素子（例えば、サイ
リスタ、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳ ＦＥＴ等）から構成
されており、このスイッチング素子を充放電制御装置３
が所定のタイミングでスイッチング駆動することによ
り、蓄電装置１の充電時には、電力系統からの交流電力
を整流して蓄電装置１へ供給する整流器として機能し、
放電時には蓄電装置１からの電力を交流変換して負荷系
統等へ出力するインバータとして機能する。また、この
スイッチングのオンオフのデューティ比を代えることに
より、一定期間における出力電力量を増減させることが
できる。
【００２４】また、上記電力系統とは、一般の商用電源
の他、図２に示すように、風力発電５０、燃料電池５
１、ＭＧＴ（μガスタービン）５２、太陽光発電５３、
発電所５４等の分散電源をも含む。これら各分散電源
と、電力貯蔵システム１５０とはそれぞれ信号線１００
で結ばれており、この信号線１００を経由して、各分散
電源の電力の貯蔵状態や消費状態等の情報が電力貯蔵シ
ステム１５０に通知される構成となっている。なお、信
号線１００は、有線、無線に拘わらず、情報を伝達でき
る手段であれば、どのようなものでもよく、特に限定さ
れない。
の他、図２に示すように、風力発電５０、燃料電池５
１、ＭＧＴ（μガスタービン）５２、太陽光発電５３、
発電所５４等の分散電源をも含む。これら各分散電源
と、電力貯蔵システム１５０とはそれぞれ信号線１００
で結ばれており、この信号線１００を経由して、各分散
電源の電力の貯蔵状態や消費状態等の情報が電力貯蔵シ
ステム１５０に通知される構成となっている。なお、信
号線１００は、有線、無線に拘わらず、情報を伝達でき
る手段であれば、どのようなものでもよく、特に限定さ
れない。
【００２５】次に、本発明の一実施形態に係る蓄電装置
の電圧均等化装置について説明する。図３は、本発明の
一実施形態に係る蓄電装置の電圧均等化装置の内部構成
を示す図である。なお、ここでは、図１に示したモジュ
ール電池６のうちの１つを例に挙げて説明する。
の電圧均等化装置について説明する。図３は、本発明の
一実施形態に係る蓄電装置の電圧均等化装置の内部構成
を示す図である。なお、ここでは、図１に示したモジュ
ール電池６のうちの１つを例に挙げて説明する。
【００２６】同図に示すように、電圧均等化装置は、各
セルＢａ〜Ｂｄに対応して設けられるバイパス回路１４
ａ〜１４ｄと、モジュール電池６に１つ設けられ、モジ
ュール電池６を構成する全てのセルＢａ〜Ｂｄの電池電
圧を検出し、検出結果をユニット監視回路１３へ出力す
る電池回路１１ａとを備えている。上記電池回路１１ａ
は、セル毎に対応して設けられ、各セルの電池電圧をそ
れぞれ計測する電圧計測器１５ａ〜１５ｄと、各電池計
測器１５ａ〜１５ｄからの計測結果を取得し、計測結果
をＡ／Ｄ変換してユニット監視回路６へ出力するＣＰＵ
１６ａとから構成されている。
セルＢａ〜Ｂｄに対応して設けられるバイパス回路１４
ａ〜１４ｄと、モジュール電池６に１つ設けられ、モジ
ュール電池６を構成する全てのセルＢａ〜Ｂｄの電池電
圧を検出し、検出結果をユニット監視回路１３へ出力す
る電池回路１１ａとを備えている。上記電池回路１１ａ
は、セル毎に対応して設けられ、各セルの電池電圧をそ
れぞれ計測する電圧計測器１５ａ〜１５ｄと、各電池計
測器１５ａ〜１５ｄからの計測結果を取得し、計測結果
をＡ／Ｄ変換してユニット監視回路６へ出力するＣＰＵ
１６ａとから構成されている。
【００２７】次に、上記構成からなる電圧均等化装置の
動作について説明する。まず、電圧計測器１５ａ〜１５
ｄは、所定のタイミングで対応するセルＢａ〜Ｂｄの電
池電圧を計測し、計測結果をＣＰＵ１６ａへ出力する。
ＣＰＵ１６ａは、各セルの電池電圧を受信すると、この
電池電圧情報をＡ／Ｄ変換して、図１に示す信号線１２
を介してユニット監視回路１３へ出力する。上述したよ
うな処理を、図１に示した蓄電装置１を構成する各モジ
ュール電池に対応して設けられている各電池回路１１が
行うことにより、ユニット監視回路１３には、蓄電装置
１を構成する全てのセルの電池電圧情報が収集される。
動作について説明する。まず、電圧計測器１５ａ〜１５
ｄは、所定のタイミングで対応するセルＢａ〜Ｂｄの電
池電圧を計測し、計測結果をＣＰＵ１６ａへ出力する。
ＣＰＵ１６ａは、各セルの電池電圧を受信すると、この
電池電圧情報をＡ／Ｄ変換して、図１に示す信号線１２
を介してユニット監視回路１３へ出力する。上述したよ
うな処理を、図１に示した蓄電装置１を構成する各モジ
ュール電池に対応して設けられている各電池回路１１が
行うことにより、ユニット監視回路１３には、蓄電装置
１を構成する全てのセルの電池電圧情報が収集される。
【００２８】ユニット監視回路１３は、取得した全ての
電池電圧情報の中から、最も低い電池電圧（最低電池電
圧）を抽出し、この最低電池電圧よりも所定電圧値以上
高い電池電圧を示しているセルを抽出する。例えば、
今、最低電池電圧が３．８Ｖであり、所定電圧値として
０．３ｍＶが設定されていた場合、ユニット監視回路１
３は、３．８３Ｖ以上の電池電圧を示しているセルを抽
出する。そして、抽出したセルが属するモジュール電池
６に対応する電池回路１１に対して、当該セルのバイパ
ス回路を作動させる旨の指令を出力する。これにより、
信号線１２を介して、該当する電池回路１１のＣＰＵ１
６に、バイパス回路を作動させるセルの情報が送信され
る。
電池電圧情報の中から、最も低い電池電圧（最低電池電
圧）を抽出し、この最低電池電圧よりも所定電圧値以上
高い電池電圧を示しているセルを抽出する。例えば、
今、最低電池電圧が３．８Ｖであり、所定電圧値として
０．３ｍＶが設定されていた場合、ユニット監視回路１
３は、３．８３Ｖ以上の電池電圧を示しているセルを抽
出する。そして、抽出したセルが属するモジュール電池
６に対応する電池回路１１に対して、当該セルのバイパ
ス回路を作動させる旨の指令を出力する。これにより、
信号線１２を介して、該当する電池回路１１のＣＰＵ１
６に、バイパス回路を作動させるセルの情報が送信され
る。
【００２９】係る指令を受けた電池回路１１のＣＰＵ１
６は、指令を受けたセルのバイパス回路１４のトランジ
スタをオンさせることにより、バイパス回路を作動さ
せ、該セルに流れていた充電電流をバイパスさせる。こ
れにより、基準電圧（ここでは、最低電池電圧を基準電
圧とした）よりも所定電圧値以上高い電池電圧が計測さ
れたセルの充電を停止させる。一方、バイパス回路１４
が作動されていないセルについては、引き続き充電が行
われる。これにより、電池電圧が低いセルについては、
電池電圧が徐々に上昇するので、電池電圧が高くバイパ
ス回路が作動されたセルと、電池電圧が低くバイパス回
路が作動されなかったセルとの電池電圧の差を縮めるこ
とができる。これにより、蓄電装置を構成する全体のセ
ルの電圧が均等化される。
６は、指令を受けたセルのバイパス回路１４のトランジ
スタをオンさせることにより、バイパス回路を作動さ
せ、該セルに流れていた充電電流をバイパスさせる。こ
れにより、基準電圧（ここでは、最低電池電圧を基準電
圧とした）よりも所定電圧値以上高い電池電圧が計測さ
れたセルの充電を停止させる。一方、バイパス回路１４
が作動されていないセルについては、引き続き充電が行
われる。これにより、電池電圧が低いセルについては、
電池電圧が徐々に上昇するので、電池電圧が高くバイパ
ス回路が作動されたセルと、電池電圧が低くバイパス回
路が作動されなかったセルとの電池電圧の差を縮めるこ
とができる。これにより、蓄電装置を構成する全体のセ
ルの電圧が均等化される。
【００３０】なお、上記基準電圧は、最低電池電圧に限
らず、他の電池電圧、例えば、平均電池電圧等を採用す
るようにしてもよく、設計変更により適宜設定すること
ができるものとする。
らず、他の電池電圧、例えば、平均電池電圧等を採用す
るようにしてもよく、設計変更により適宜設定すること
ができるものとする。
【００３１】また、上述した実施形態において、バイパ
ス回路を作動させる二次電池の数が非常に多くなってし
まった場合、充電が効率よく行われず、満充電状態にな
るまでに長時間要することとなる。このような場合に備
えて、バイパス回路を作動させる二次電池の数を予め設
定し、バイパス回路を作動させる二次電池の数を制限す
る。例えば、バイパス回路を作動させるセルの数として
１０セルが設定されていた場合には、電池電圧が高い上
位１０セルを、バイパス回路を作動させるセルとして決
定する。これにより、二次電池の電圧の均等化を行いな
がらも、充電を効率よく実施することができる。
ス回路を作動させる二次電池の数が非常に多くなってし
まった場合、充電が効率よく行われず、満充電状態にな
るまでに長時間要することとなる。このような場合に備
えて、バイパス回路を作動させる二次電池の数を予め設
定し、バイパス回路を作動させる二次電池の数を制限す
る。例えば、バイパス回路を作動させるセルの数として
１０セルが設定されていた場合には、電池電圧が高い上
位１０セルを、バイパス回路を作動させるセルとして決
定する。これにより、二次電池の電圧の均等化を行いな
がらも、充電を効率よく実施することができる。
【００３２】また、上記実施形態に代わって、ユニット
監視回路１３が、満充電電圧に達した二次電池を、バイ
パス回路を作動させる二次電池として決定するようにし
てもよい。
監視回路１３が、満充電電圧に達した二次電池を、バイ
パス回路を作動させる二次電池として決定するようにし
てもよい。
【００３３】また、上述した実施形態においては、各電
池回路から出力される電池電圧を一元的に管理するユニ
ット監視回路１３を備えたが、このユニット監視回路１
３が行う機能をいずれかの電池回路に付加してもよい。
即ち、いずれかの電池回路１１が、他の全ての電池回路
１１から電池電圧情報を取得し、取得した電池電圧情報
と自己の電池電圧情報とに基づいて、所定の条件によっ
てバイパス回路を作動させるセルを決定するような構成
にしてもよい。このような構成にすることで、ユニット
監視回路１３を省略することができ、システム全体の小
型化やコスト低下を図ることが可能となる。
池回路から出力される電池電圧を一元的に管理するユニ
ット監視回路１３を備えたが、このユニット監視回路１
３が行う機能をいずれかの電池回路に付加してもよい。
即ち、いずれかの電池回路１１が、他の全ての電池回路
１１から電池電圧情報を取得し、取得した電池電圧情報
と自己の電池電圧情報とに基づいて、所定の条件によっ
てバイパス回路を作動させるセルを決定するような構成
にしてもよい。このような構成にすることで、ユニット
監視回路１３を省略することができ、システム全体の小
型化やコスト低下を図ることが可能となる。
【００３４】以上、この発明の実施形態を図面を参照し
て詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限ら
れるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計等も含まれる。例えば、バイパス回路は、図３に示
した回路構成に限られず、セルに流れる充電電流をバイ
パスさせるような手段であれば、どのような回路構成を
有していてもよい。
て詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限ら
れるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計等も含まれる。例えば、バイパス回路は、図３に示
した回路構成に限られず、セルに流れる充電電流をバイ
パスさせるような手段であれば、どのような回路構成を
有していてもよい。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の蓄電装置
の電圧均等化装置によれば、蓄電装置を構成する多数の
二次電池を１以上の二次電池からなるブロックに分割
し、そのブロックを１単位として電池回路を設けるた
め、各電池回路当たりの管理電圧を低く抑えることがで
きる。これにより、電池回路として高圧系仕様の特別な
回路や素子を用いることなく、一般的な回路構成によ
り、高電圧系の蓄電装置にも適用可能な電圧均等化装置
を実現することができる。
の電圧均等化装置によれば、蓄電装置を構成する多数の
二次電池を１以上の二次電池からなるブロックに分割
し、そのブロックを１単位として電池回路を設けるた
め、各電池回路当たりの管理電圧を低く抑えることがで
きる。これにより、電池回路として高圧系仕様の特別な
回路や素子を用いることなく、一般的な回路構成によ
り、高電圧系の蓄電装置にも適用可能な電圧均等化装置
を実現することができる。
【００３６】また、本発明の蓄電装置の電圧均等化装置
によれば、基準電圧との差が所定電圧値以上の二次電池
については、バイパス回路を作動させることにより、充
電を一定期間停止させ、一方、バイパス回路が作動され
なかったセルについては充電が継続して行わせる。これ
により、充電を継続して行っているセルの電池電圧は徐
々に上昇し、バイパス回路が作動されなかったセルの電
池電圧に徐々に近づくこととなるため、蓄電装置を構成
するセルの電池電圧のバラツキを所定範囲内に抑えるこ
とができる。更に、電圧のバラツキを均等化させなが
ら、充電を行うことができる。
によれば、基準電圧との差が所定電圧値以上の二次電池
については、バイパス回路を作動させることにより、充
電を一定期間停止させ、一方、バイパス回路が作動され
なかったセルについては充電が継続して行わせる。これ
により、充電を継続して行っているセルの電池電圧は徐
々に上昇し、バイパス回路が作動されなかったセルの電
池電圧に徐々に近づくこととなるため、蓄電装置を構成
するセルの電池電圧のバラツキを所定範囲内に抑えるこ
とができる。更に、電圧のバラツキを均等化させなが
ら、充電を行うことができる。
【００３７】また、本発明の蓄電装置の電圧均等化装置
によれば、バイパス回路を作動させる二次電池の数を予
め設定し、バイパス回路を作動させる二次電池の数を制
限することにより、電圧の均等化処理ばかりに重点が置
かれることなく、程良く電圧の均等化処理を行いながら
も、本来の目的である二次電池の充電を効率よく実施す
ることができる。
によれば、バイパス回路を作動させる二次電池の数を予
め設定し、バイパス回路を作動させる二次電池の数を制
限することにより、電圧の均等化処理ばかりに重点が置
かれることなく、程良く電圧の均等化処理を行いながら
も、本来の目的である二次電池の充電を効率よく実施す
ることができる。
【００３８】
【図１】 本発明の蓄電装置の電圧均等化装置が適用さ
れる電力貯蔵システムの一構成例を示すブロック図であ
る。
れる電力貯蔵システムの一構成例を示すブロック図であ
る。
【図２】 同実施形態における電力系統を構成する分散
電源の一例について説明するための系統図である。
電源の一例について説明するための系統図である。
【図３】 本発明の一実施形態に係る蓄電装置の電圧均
等化装置の回路構成を示す図である。
等化装置の回路構成を示す図である。
６ モジュール電池
１１、１１ａ 電池回路
１２ 信号線
１３ ユニット監視回路
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ バイパス回路
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ 電圧計測器
１６ａ ＣＰＵ
１５０ 電力貯蔵システム
Ｂ、Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ…セル（二次電池）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開2000−352688（ＪＰ，Ａ)
特開2001−25173（ＪＰ，Ａ)
特開2000−14027（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−196537（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02J 7/00 - 7/12
H02J 7/34 - 7/36
Claims (4)
- 【請求項１】直列接続された複数の二次電池を１以上の
二次電池からなるブロックに分割し、該ブロックを１単
位として二次電池の充電状態を管理する蓄電装置の電圧
均等化装置であって、 前記二次電池の各々に対応して設けられるバイパス回路
と、 前記ブロック毎に設けられ、対応するブロックを構成す
る全ての二次電池の電池電圧を検出し、該検出結果を出
力する電池回路と、 前記電池回路から前記検出結果を取得し、該検出結果に
基づいて、前記バイパス回路を作動させる二次電池を決
定するユニット監視回路とを具備し、前記ユニット監視回路は、基準電圧と電池電圧との差が
所定電圧値以上である二次電池のバイパス回路を作動さ
せるとともに、 前記バイパス回路を作動させる二次電池の数が、予め設
定した所定数を上回った場合には、電池電圧が高い二次
電池のバイパス回路を優先させて作動させる ことを特徴
とする蓄電装置の電圧均等化装置。 - 【請求項２】直列接続された複数の二次電池を１以上の
二次電池からなるブロックに分割し、該ブロックを１単
位として二次電池の充電状態を管理する蓄電装置の電圧
均等化装置であって、 前記二次電池の各々に対応して設けられるバイパス回路
と、 前記ブロック毎に設けられ、対応するブロックを構成す
る全ての二次電池の電池電圧を検出し、該検出結果を出
力する電池回路とを備え、一の電池回路が、他の全ての電池回路から前記検出結果
を取得し、取得した該検出結果と自己の検出結果とに基
づいて、基準電圧と電池電圧との差が所定電圧値以上で
あるときに、前記バイパス回路を作動させる二次電池を
決定するとともに、 前記バイパス回路を作動させる二次電池の数が、予め設
定した所定数を上回った場合には、電池電圧が高い二次
電池のバイパス回路を優先させて作動させる ことを特徴
とする蓄電装置の電圧均等化装置。 - 【請求項３】複数の二次電池を少なくとも１つの二次電
池からなるブロックに分割し、該ブロックを１単位とし
て二次電池の充電状態を管理する蓄電装置の電圧均等化
装置を備える電力貯蔵システムであって、 前記電圧均等化装置は、前記二次電池の各々に対応して
設けられるバイパス回路と、 前記ブロック毎に設けられ、対応するブロックを構成す
る全ての二次電池の電圧を検出し、該検出結果を出力す
る電池回路と、 前記電池回路から前記検出結果を取得し、該検出結果に
基づいて、前記バイパス回路を作動させる二次電池を決
定するユニット監視回路とを備え、 前記ユニット監視回路は、基準電圧と電池電圧との差が
所定電圧値以上である二次電池のバイパス回路を作動さ
せるとともに、 前記バイパス回路を作動させる二次電池の数が、予め設
定した所定数を上回った場合には、電池電圧が高い二次
電池のバイパス回路を優先させて作動させることを特徴
とする電力貯蔵システム。 - 【請求項４】 複数の二次電池を少なくとも１つの二次
電池からなるブロックに分割し、該ブロックを１単位と
して二次電池の充電状態を管理する蓄電装置の電圧均等
化装置を備える電力貯蔵システムであって、 前記電圧均等化装置は、前記二次電池の各々に対応して
設けられるバイパス回路と、 前記ブロック毎に設けられ、対応するブロックを構成す
る全ての二次電池の電池電圧を検出し、該検出結果を出
力する電池回路とを備え、 一の電池回路が、他の全ての電池回路から前記検出結果
を取得し、取得した該検出結果 と自己の検出結果とに基づいて、基準電圧と電池電圧と
の差が所定電圧値以上であるときに、前記バイパス回路
を作動させる二次電池を決定するとともに、 前記バイパス回路を作動させる二次電池の数が、予め設
定した所定数を上回った場合には、電池電圧が高い二次
電池のバイパス回路を優先させて作動させることを特徴
とする電力貯蔵システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002088103A JP3530519B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 蓄電装置の電圧均等化装置及び該装置を備えた電力貯蔵システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002088103A JP3530519B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 蓄電装置の電圧均等化装置及び該装置を備えた電力貯蔵システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003289630A JP2003289630A (ja) | 2003-10-10 |
| JP3530519B2 true JP3530519B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=29234078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002088103A Expired - Lifetime JP3530519B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 蓄電装置の電圧均等化装置及び該装置を備えた電力貯蔵システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3530519B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
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|---|---|---|---|---|
| DE102004030037B4 (de) * | 2003-11-19 | 2012-01-12 | Milwaukee Electric Tool Corp. | Akkumulator |
| KR100885243B1 (ko) | 2006-03-07 | 2009-02-24 | 송기학 | 예비 배터리유닛을 갖는 배터리장치 |
| US8030895B2 (en) * | 2007-12-27 | 2011-10-04 | Fenghua Xiao | Cell balancing systems with multiple controllers |
| JP2013085363A (ja) * | 2011-10-07 | 2013-05-09 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 電池状態管理装置、電池状態管理方法 |
| WO2014076839A1 (ja) * | 2012-11-19 | 2014-05-22 | 新神戸電機株式会社 | 蓄電池電圧平準化装置および蓄電池状態監視システム |
| CN105186629A (zh) * | 2015-10-14 | 2015-12-23 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 电动汽车及其动力电池主动均衡系统 |
-
2002
- 2002-03-27 JP JP2002088103A patent/JP3530519B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003289630A (ja) | 2003-10-10 |
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