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JP6516525B2 - Power storage system - Google Patents

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JP6516525B2
JP6516525B2 JP2015059438A JP2015059438A JP6516525B2 JP 6516525 B2 JP6516525 B2 JP 6516525B2 JP 2015059438 A JP2015059438 A JP 2015059438A JP 2015059438 A JP2015059438 A JP 2015059438A JP 6516525 B2 JP6516525 B2 JP 6516525B2
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

この発明は、電力を貯蔵し放出する蓄電システムに関するものである。   The present invention relates to a storage system that stores and releases power.

電力貯蔵を目的とした蓄電システムは様々な分野で取り入れられ始め、自動車や電車、エレベータ、スマートグリッドなど採用例は多い。特に、ハイブリッド自動車や電車等の回生エネルギーを蓄電システムに吸収し、必要なときに蓄えた電力を用いて力行を行う用途の場合、瞬間的に大きな電力をやりとりするため、蓄電システムの抵抗値が低いことが望まれる。しかし、冬季や寒冷地では蓄電システム内の蓄電装置自体の温度が低下するため、抵抗が増大することになるので問題となる。   Storage systems for the purpose of storing electric power are beginning to be adopted in various fields, and there are many applications such as cars, trains, elevators and smart grids. In particular, in applications where hybrid vehicles, trains, etc. absorb regenerative energy into a storage system and use them for powering using stored power when necessary, the large storage capacity is exchanged instantaneously, so the resistance value of the storage system is Low is desirable. However, in winter and cold regions, the temperature of the power storage device itself in the power storage system decreases, which causes a problem because resistance increases.

従来技術においては、蓄電装置自体を加熱することにより、抵抗を低くする試みがある。しかし、単純にヒータ等を用いて加熱する場合、ヒータの設置やそのメンテナンス等に費用がかかることになる。そこで、蓄電装置内の電池間で充放電を行うことにより、電池を暖めることが提案されている(特許文献1)。   In the prior art, there is an attempt to reduce the resistance by heating the power storage device itself. However, when heating using a heater etc. simply, installation of a heater, its maintenance, etc. will cost. Therefore, it has been proposed to warm the batteries by performing charge and discharge between the batteries in the storage device (Patent Document 1).

特開2008−148408号公報JP 2008-148408 A

しかしながら、従来の特許文献1のような蓄電システムにあっては、蓄電装置内の電池をいくつかの群に分割し、分割した群間で充放電を行うことにより、電池群の温度を上昇させることを行っているが、分割することで制御が複雑になり、時間もかかることから、あまり効率の良くない手法であった。   However, in the storage system as in the conventional patent document 1, the battery in the storage device is divided into several groups, and charging / discharging is performed between the divided groups to raise the temperature of the battery group. It is a method that is not very efficient because the division makes control complicated and time-consuming.

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、効率的な蓄電池の温度制御が可能な蓄電システムを得ることを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to obtain a storage system capable of performing efficient temperature control of a storage battery.

この発明に係る蓄電システムは、蓄電池を有する蓄電装置と、母線に接続される蓄電装置を充放電させるための電力変換装置と、電力変換装置及び蓄電装置を制御する制御装置とを備える。また、制御装置は、蓄電装置の温度、電圧、電流を監視し、その充放電等を制御する。そして、制御装置は、蓄電装置の温度が所定の下限温度以下になったときに、母線と電力変換装置を介した蓄電装置との間で所定の電流値及び所定時間内で複数回行う充放電を制御し、蓄電装置の温度を上昇させ、蓄電装置の充放電時の終止電圧が充電終了時に所定の上限電圧を超えた場合又は放電終了時に所定の下限電圧より低下した場合であって、且つ蓄電装置の温度が所定の下限温度以下の場合に、制御装置は、終止電圧が上限電圧及び下限電圧の範囲内に入るよう、蓄電装置の充電状態について第二の範囲を設定し、制御装置は、母線と電力変換装置を介した蓄電装置との間で所定の電流値で充放電を行って蓄電装置の温度を上昇させながら、蓄電装置の充電状態を第二の範囲に入るよう充放電を制御することを特徴とするものである。
A storage system according to the present invention includes a storage device having a storage battery, a power conversion device for charging and discharging a storage device connected to a bus, and a control device for controlling the power conversion device and the storage device. In addition, the control device monitors the temperature, voltage, and current of the power storage device, and controls charging and discharging thereof. Then, when the temperature of the storage device becomes equal to or lower than a predetermined lower limit temperature, the control device performs charging and discharging performed a plurality of times within a predetermined current value and for a predetermined time between the bus and the storage device through the power conversion device. When the end voltage at the time of charge / discharge of the power storage device exceeds the predetermined upper limit voltage at the time of charge termination or when the end voltage of the power storage device is lower than the predetermined lower limit voltage at the end of charge, When the temperature of the storage device is lower than or equal to a predetermined lower limit temperature, the control device sets a second range for the state of charge of the storage device such that the termination voltage falls within the range of the upper limit voltage and the lower limit voltage. Charging and discharging the storage device at a predetermined current value between the bus bar and the storage device via the power conversion device to raise the temperature of the storage device, while charging and discharging the storage device into the second range der which and controlling .

この発明に係る蓄電システムにおいては、上述のように構成したので、効率的な蓄電池の温度制御が可能な蓄電システムを実現できる。   In the storage system according to the present invention, as configured as described above, it is possible to realize a storage system capable of efficient temperature control of the storage battery.

本発明の実施の形態1による蓄電システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the electrical storage system by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による蓄電システムの温度制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the temperature control of the electrical storage system by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2による蓄電システムの電圧制御及び温度制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process procedure of the voltage control of the electrical storage system by Embodiment 2 of this invention, and temperature control. 本発明の実施の形態3による蓄電システムの電圧制御及び温度制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process procedure of the voltage control of the electrical storage system by Embodiment 3 of this invention, and temperature control. 本発明の実施の形態3による蓄電システムの電圧制御及び温度制御の処理手順の他の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another example of the processing procedure of the voltage control of the electrical storage system by Embodiment 3 of this invention, and temperature control.

実施の形態1.
はじめに、この発明の蓄電システムの構成、及びその制御方法について、図面を参照しながら説明する。なお、図は模式的なものであり、機能や構造を概念的に説明するものである。また、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。特記する場合を除いて、蓄電システムの基本構成は全ての実施の形態において共通である。また、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通する。
Embodiment 1
First, the configuration of the storage system of the present invention and the control method thereof will be described with reference to the drawings. The drawings are schematic, and conceptually illustrate functions and structures. Further, the present invention is not limited by the embodiments described below. The basic configuration of the storage system is common to all the embodiments, except as otherwise described. In addition, those with the same reference numeral are the same or correspond to this, and this is common to the whole text of the specification.

なお、本発明でいう母線は、例えばハイブリッド自動車や電車等の電気運転に必要な電力を供給するため電力線を意味するが、これらに限られず、電力を貯蔵し放出する蓄電システムと電力をやり取りする電源に接続するための電力線である。   In addition, although the bus line said in the present invention means a power line in order to supply electric power required for electric operation, such as a hybrid car and a train, for example, it is not restricted to these and exchanges electric power with the electricity storage system which stores and discharges electric power. It is a power line for connecting to a power supply.

図1は、本形態に係る蓄電システム10の構成の概要を示すブロック図である。
本実施の形態に係る蓄電システム10は、図1に示すように、電流遮断器2、DC/DCコンバータ3、制御装置4、蓄電装置5を有している。また、制御装置4は母線1の電圧値を読取る。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration of a power storage system 10 according to the present embodiment.
Energy storage system 10 according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, current breaker 2, DC / DC converter 3, control device 4 has a power storage device 5. Further, the control device 4 reads the voltage value of the bus 1.

母線1は高圧直流源を意味し、鉄道では直流架線となる。母線1は電流遮断器等2及び、DC/DCコンバータ3を経由して蓄電装置5に接続されている。例えば、図1に示していないが、鉄道車両等の動力から回生電力が母線1に流れて、母線1の電圧値が所定値を超えるとその電力をDC/DCコンバータ3を経由して蓄電装置5に蓄えることができる。また、鉄道車両等が力行して母線1の電力を消費し、母線1の電圧値が所定値を下回ると蓄電装置5に蓄えた電力をDC/DCコンバータ3を経由して母線1に戻すことができる。   The bus 1 means a high voltage DC source, and in a railway, it becomes a DC overhead wire. The bus bar 1 is connected to the storage device 5 via the current breaker 2 and the like and the DC / DC converter 3. For example, although not shown in FIG. 1, the regenerative power flows from the power of a railway vehicle or the like to the bus 1, and when the voltage value of the bus 1 exceeds a predetermined value, the power is stored via the DC / DC converter 3 It can be stored in five. In addition, a railway vehicle or the like is forced to run and consumes the power of bus 1, and when the voltage value of bus 1 falls below a predetermined value, the power stored in power storage device 5 is returned to bus 1 via DC / DC converter 3. Can.

図1では母線1は高圧直流を示しているが、高圧交流でもよく、その場合にはコンバータ/インバータを経由させることにより直流に変換させる。母線1の電圧値が所定値を超えると蓄電装置5に電力を蓄えようとするが、元が回生電力であるため、短時間に大きい電力量が流れ込むことが多い。   In FIG. 1, the bus 1 shows a high voltage direct current, but may be a high voltage alternating current, in which case it is converted to a direct current by passing through a converter / inverter. When the voltage value of the bus 1 exceeds the predetermined value, the storage device 5 tries to store power, but since the original is regenerative power, a large amount of power often flows in a short time.

このため、この電力量に合わせた蓄電装置5を選択することになるが、通常は新品状態の室温を基準に設計を行うため、経年変化や温度変化により蓄電装置5の内部抵抗は変化する。蓄電装置5は充放電を繰り返していくと、劣化していくため、内部抵抗が上昇する傾向がある。また、蓄電装置5の温度が低下すると内部抵抗は上昇する。そのため、抵抗上昇により、蓄電装置5の充電電圧の上昇もしくは放電時の電圧低下を生じ、所定の上限及び下限電圧に早く到達してしまい、それ以上の充放電ができなくなってしまう可能性がある。したがって、蓄電装置5の内部抵抗はなるべく低めに保つ必要がある。しかし、寒冷地や冬季などには外気温が低下するため、蓄電装置5自体の内部温度も低下する。常に蓄電システムが動作して、充放電を繰り返していれば良いが、自動車のように乗らないときは停止しているし、鉄道では終電から始発までの間は電車が動かないため、停止してしまう。この間はほぼ外気温と同程度になると考えられるため、外気が低いときは蓄電装置の温度も低下し、内部抵抗が上昇することになる。 Therefore, although the storage device 5 selected according to the amount of electric power is selected, the internal resistance of the storage device 5 changes due to secular change or temperature change, since the design is normally performed based on the room temperature of a new state. Since the storage device 5 is deteriorated as charge and discharge are repeated, the internal resistance tends to increase. In addition, when the temperature of power storage device 5 decreases, the internal resistance increases. Therefore, a rise in resistance causes a rise in charging voltage of storage device 5 or a drop in voltage during discharge, which may reach a predetermined upper limit and lower limit voltage quickly, and may not be able to charge or discharge further. . Therefore, it is necessary to keep the internal resistance of power storage device 5 as low as possible. However, since the outside air temperature decreases in cold regions, winter season, etc., the internal temperature of the power storage device 5 itself also decreases. It is fine if the storage system operates at all times and charging and discharging are repeated, but it is stopped when not riding like a car, and it stops because the train does not move from the last train to the first train on the railway I will. During this time, it is considered that the temperature is almost the same as the outside air temperature. Therefore, when the outside air is low, the temperature of the power storage device 5 is also reduced, and the internal resistance is increased.

制御装置4は蓄電装置5の温度を所定の時間で測定し、設定した温度下限値を下回ったことを検知したとき、温度制御用充放電の指示を出す。この温度制御用充放電は電圧範囲は通常の蓄電のための充放電と同じ設定でよいが、電流値、充放電時間、充放電間隔、充放電回数は温度制御用充放電専用の設定値を指定する。電流値は低い電流値、(例えばCレートで言えば、1C[A]程度)での充放電では温度上昇効果が低いため、効率良く温度を制御するためには高い電流値が望ましく、5C[A]以上の電流値がより効果的で有り、望ましい。ちなみにCレートで1Cとはその蓄電装置5の定格容量[Ah]を1時間で全て放電できる電流値であり、5Cとはその蓄電装置5の定格容量[Ah]を1/5時間で全て放電できる電流値のことを意味する。   The control device 4 measures the temperature of the power storage device 5 for a predetermined time, and when it detects that the temperature falls below the set temperature lower limit value, issues an instruction for charging / discharging for temperature control. The voltage range for this temperature control charge / discharge may be the same setting as for charge / discharge for normal storage, but the current value, charge / discharge time, charge / discharge interval, charge / discharge frequency is the set value for temperature control charge / discharge. specify. Since the temperature rise effect is low in charge and discharge at low current values (for example, about 1 C [A] in the case of C rate), high current values are desirable in order to control the temperature efficiently. A] or more current value is more effective and desirable. By the way, 1C at C rate is a current value that can completely discharge the rated capacity [Ah] of the storage device 5 in one hour, and 5C discharges all the rated capacity [Ah] of the storage device 5 in 1/5 hours It means the current value that can be

蓄電装置の内部抵抗をR、充放電の電流値をIとすると、蓄電装置内でのジュール発熱Wは以下のようになる。
W= ×R
よって、電流値が大きいほど発熱量は大きくなるため、電流値は大きい方が望ましい。例えば、1Cと5Cにおける発熱の差は
W1C=(1C) ×R
W5C=(5C) ×R
W5C/W1C=25
と25倍もの差になる。このため、電流値は大きい程、短時間で蓄電装置を温めることが可能となる。しかし、電流値が大きすぎると上限電圧への到達が早くなり、その電流値を保てなくなり、また、大きい電流値の充放電は劣化の原因にもなり得るため、Cレートで20Cを超える電流値は好ましくない。
Assuming that the internal resistance of the storage device is R and the charge / discharge current value is I, Joule heat generation W in the storage device is as follows.
W = I 2 × R
Therefore, the larger the current value, the larger the amount of heat generation, so it is desirable that the current value be larger. For example, the difference in heat generation between 1C and 5C is W1C = (1C) 2 × R
W5C = (5C) 2 × R
W5C / W1C = 25
And 25 times the difference. Therefore, as the current value is larger, it is possible to warm up the power storage device in a short time. However, if the current value is too large, the upper limit voltage is quickly reached, and the current value can not be maintained, and charging and discharging of a large current value can also be a cause of deterioration. Values are not preferred.

充放電時間については5C以上の大電流を流すため、1分を超える長時間の充放電では、蓄電池の電圧の上限もしくは下限値に近い値に近づくため、これを繰り返すことにより電池劣化の要因になるため、1分以内の短時間の充放電を行うことが望ましい。   Since a large current of 5 C or more flows for the charge and discharge time, in the case of long-term charge and discharge exceeding 1 minute, the value approaches the upper limit or the lower limit of the voltage of the storage battery. Therefore, it is desirable to perform charge and discharge for a short time within one minute.

例えば、SOC50%の状態から5Cの電流での充電を考えると、蓄電池の内部抵抗によって上昇する電圧は異なるが、ほぼいずれの電池においても1分間充電すると単電池の電圧が4.0Vを超えてしまうため、上限電圧に近いため、初期からこの充電を繰り返すと劣化をはやめる原因となる。また、長時間の充放電を行うと母線1の電力を多く使うことになるため、母線1の電圧変動が大きくなることになり、母線1の電圧範囲を超えてしまうことにもなる。このため、1分を超える長時間の充放電は好ましくない。   For example, considering charging with a current of 5 C from the state of SOC 50%, the voltage that rises depends on the internal resistance of the storage battery, but the voltage of a single battery exceeds 4.0 V when charging for 1 minute in almost any battery Since this is close to the upper limit voltage, repeating this charge from the beginning will cause deterioration. In addition, since the power of the bus bar 1 is used a lot when charging and discharging for a long time, the voltage fluctuation of the bus bar 1 becomes large and the voltage range of the bus bar 1 is exceeded. For this reason, long-time charge and discharge over 1 minute is not preferable.

更に蓄電装置内の蓄電池の容量を設計する場合、実際に充放電する電気量もしくは電力量を基準にするが、実際に充放電する電気量もしくは電力量が搭載する蓄電池容量の10%程度となるようにすることにより、蓄電池への悪影響が抑えられるため、寿命を延ばすことにつながる。このため、例えば5Cの電流を流した場合、蓄電池量内の全電気量(100%)を充放電するには12分かかる。この10%となると約1.2分となり、これ以上充放電を行うと電池は劣化しやすくなる可能性がある。電流を5C以上流した場合はこの時間より短くなるため、ここでは充放電時間を1分以内とした。   Furthermore, when designing the capacity of the storage battery in the storage device, it is based on the amount of electricity or the amount of electricity actually charged or discharged, but the amount of electricity or the amount of electricity actually charged or discharged is about 10% of the storage battery capacity mounted By doing so, the adverse effect on the storage battery is suppressed, which leads to prolonging the life. For this reason, for example, when a current of 5 C flows, it takes 12 minutes to charge / discharge the total amount of electricity (100%) in the storage battery amount. If it becomes this 10%, it will be about 1.2 minutes, and if it charges and discharges more than this, a battery may become easy to deteriorate. When the current is 5 C or more, the time is shorter than this time, so the charge and discharge time is set to less than 1 minute here.

充放電間隔については特に限定はしないが、あまり長時間間隔が空くと温まってきたものも冷えてしまうため、間隔は短めが望ましい。1秒以上10分以内が好ましい。   There is no particular limitation on the charge / discharge interval, but if the interval is too long, the one that has been warmed will cool, so it is desirable that the interval be short. 1 second or more and 10 minutes or less are preferable.

充放電繰り返し回数についても特に限定はしないが、1回の1分以内の短い充放電では熱量が足りないため、蓄電池の温度上昇量が小さいため、複数回行うことが望ましく、また、外気温によっては回数を重ねないと蓄電装置温度が上昇しきらないことがあるため、そのときの条件により回数は決定されることになる。   The number of charge / discharge repetitions is not particularly limited, but it is desirable to carry out a plurality of times because the amount of temperature rise of the storage battery is small because the amount of heat is short in one short charge / discharge within 1 minute. Since the storage device temperature may not rise until the number of times is repeated, the number of times is determined by the conditions at that time.

温度補正の設定値からのずれ量としては10℃から30℃低下した場合には温度補正の制御を行うことが望ましい。   It is desirable to control the temperature correction when the temperature correction is reduced from 10 ° C. to 30 ° C. as the amount of deviation from the set value.

制御装置4が、蓄電装置5の温度を測定し、充放電により温度制御を行う処理について、フローチャートを参照して説明を行う。
図2は、本実施の形態における蓄電装置の充放電により温度制御を行う場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。この処理操作の稼働時間は例えば鉄道であれば始発電車発車時刻直前に起動し、所定間隔で検査を継続し、終電時刻を過ぎれば終了するような稼働スケジュールとする。こうすることにより、電車停止に無駄に稼働することを防ぐことができる。
A process in which the control device 4 measures the temperature of the power storage device 5 and performs temperature control by charging and discharging will be described with reference to a flowchart.
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a processing procedure in the case where temperature control is performed by charging and discharging the power storage device according to the present embodiment. For example, in the case of a railway, the operation time of this processing operation is activated immediately before the departure time of the power generation vehicle, continues inspection at a predetermined interval, and ends the operation schedule when the end of electricity is passed. By doing this, it is possible to prevent the train from stopping in vain.

まず、ステップ101で蓄電システム温度検査を開始する。次のステップ102では制御装置4は蓄電装置5の情報を収集し、蓄電装置5内の蓄電池の温度の情報を得る。 First, at step 101, a storage system temperature check is started. In the next step 102, control device 4 collects information on power storage device 5 and obtains information on the temperature of the storage battery in power storage device 5.

次に、ステップ103では制御装置4は蓄電池の温度が所定値以下であるか判定を行い、所定値より大きいことを確認した場合にはステップ107に移り、所定時間休止後にステップ106で再度情報収集を開始する。 Next, in step 103, the control device 4 determines whether the temperature of the storage battery is equal to or less than a predetermined value. If it is confirmed that the temperature is higher than the predetermined value, the process proceeds to step 107. After pausing for a predetermined time , information is collected again in step 106. To start.

一方、ステップ103で温度が所定値以下であることを検知した場合には、ステップ104に移り、母線電圧情報105を入手し、蓄電装置5の加熱用充放電制御を開始する。このとき母線電圧が所定値より高い場合は充電から開始し、所定値より低い場合は放電から開始する。予め設定した充放電電流値で所定時間、所定の間隔で所定回数充放電した後に充放電を停止する。その後にステップ106にて再度蓄電装置5の情報を収集し、蓄電池の温度情報を入手する。この情報をもとにステップ103に戻り判定を行う。   On the other hand, when it is detected in step 103 that the temperature is equal to or lower than the predetermined value, the process proceeds to step 104, bus voltage information 105 is obtained, and heating charge / discharge control of the storage device 5 is started. At this time, when the bus voltage is higher than a predetermined value, charging starts, and when the bus voltage is lower than the predetermined value, discharging starts. After charging and discharging for a predetermined time at predetermined charging / discharging current values and for predetermined times at predetermined intervals, charging / discharging is stopped. Thereafter, in step 106, the information of the power storage device 5 is collected again, and the temperature information of the storage battery is obtained. Based on this information, the process returns to step 103 to make a determination.

上述した本形態を要約すると次ぎのようになる。本形態の蓄電システムは、蓄電装置の温度を監視し、設定した温度下限値を下回った場合に温度制御用充放電専用の充放電指令を出す機能を備える。   The following is a summary of the present embodiment described above. The storage system of the present embodiment has a function of monitoring the temperature of the storage device and outputting a charge / discharge command exclusively for charge / discharge for temperature control when the temperature falls below a set temperature lower limit value.

つまり、蓄電システム10は、蓄電池を有する蓄電装置5と、母線1に接続される蓄電装置を充放電させるための電力変換装置3(例えばDC/DCコンバータ)と、電力変換装置3及び蓄電装置5を制御する制御装置4とを備えた蓄電システムである。また、制御装置4は、蓄電装置5の温度、電圧、電流を監視し、その充放電等を制御している。さらに、制御装置4は、蓄電装置5の温度が所定の下限温度以下になったときに、母線1と電力変換装置3を介した蓄電装置5との間で所定の電流値及び所定時間内で複数回行う充放電を制御し、蓄電装置5の温度を上昇させる。   That is, storage system 10 includes storage device 5 having a storage battery, power conversion device 3 (for example, a DC / DC converter) for charging and discharging the storage device connected to bus bar 1, power conversion device 3 and storage device 5. And a control device 4 that controls the power storage system. Further, the control device 4 monitors the temperature, voltage, and current of the power storage device 5 and controls charging and discharging thereof. Furthermore, when the temperature of power storage device 5 falls below a predetermined lower limit temperature, control device 4 sets a predetermined current value and a predetermined time between bus 1 and power storage device 5 via power conversion device 3. The charge and discharge performed a plurality of times are controlled to raise the temperature of the power storage device 5.

ここで、「所定の電流値」とは、上述のように、電流値は低い電流値(例えばCレートで言えば、1C[A]程度)での充放電では温度上昇効果が低いため、効率良く温度を制御するためには高い電流値が望ましく、5C[A]以上の電流値がより効果的で有り望ましい。ただし、電流値は大きい程、短時間で蓄電装置を温めることが可能となるが、電流値が大きすぎると上限電圧への到達が早くなり、その電流値を保てなくなり、また、大きい電流値の充放電は劣化の原因にもなり得るため、Cレートで20Cを超える電流値は好ましくない。   Here, the “predetermined current value” means, as described above, that the temperature increase effect is low in charging and discharging at a low current value (for example, about 1 C [A] in C rate) when the current value is low. In order to control the temperature well, a high current value is desirable, and a current value of 5 C [A] or more is more effective and desirable. However, the larger the current value, the longer it is possible to warm up the power storage device in a short time, but if the current value is too large, reaching the upper limit voltage will be quicker, and the current value can not be maintained. Since a charge and discharge of may also cause deterioration, a current value exceeding 20 C at a C rate is not preferable.

ここで、「所定の下限温度」について説明する。上述のように寒冷地や冬季などには外気温が低下するため、蓄電装置5の温度が低下すると内部抵抗は上昇する。そこで、蓄電装置5の内部抵抗を考慮して下限温度を設定する。   Here, the “predetermined lower limit temperature” will be described. As described above, the outside air temperature decreases in cold regions, winter seasons, and the like, so when the temperature of the power storage device 5 decreases, the internal resistance increases. Therefore, the lower limit temperature is set in consideration of the internal resistance of power storage device 5.

また、「所定時間内」とは、例えば、5Cの電流を流した場合、蓄電池量内の全電気量(100%)を充放電するには12分かかる。この10%となると約1.2分となり、これ以上充放電を行うと電池は劣化しやすくなる可能性がある。電流を5C以上流した場合はこの時間より短くなるため、充放電時間は1分以内である。このように、蓄電池の劣化を考慮して所定時間を決定する。   Also, “within a predetermined time” means, for example, when a current of 5 C flows, it takes 12 minutes to charge / discharge the total amount of electricity (100%) in the storage battery. If it becomes this 10%, it will be about 1.2 minutes, and if it charges and discharges more than this, a battery may become easy to deteriorate. If the current is 5 C or more, the charge and discharge time is within 1 minute because the time is shorter than this time. Thus, the predetermined time is determined in consideration of the deterioration of the storage battery.

さらに、「複数回」とは、例えば1回の1分以内の短い充放電では熱量が足りないため、蓄電池の温度上昇量が小さいため、複数回行うことが望ましい。したがって、外気温によっては回数を重ねないと蓄電装置温度が上昇しきらないことがある。そのため、そのときの条件(温度、電流値、充放電時間)により回数は決定されることになる。   Furthermore, “a plurality of times” is desirable to perform a plurality of times, for example, because the amount of heat rise is short in one short charge and discharge within one minute, and the amount of temperature rise of the storage battery is small. Therefore, depending on the outside air temperature, the temperature of the storage device may not rise until the number of times is increased. Therefore, the number of times is determined by the conditions (temperature, current value, charge and discharge time) at that time.

以上のような、本形態に係る蓄電システム10によれば、母線1に保持されているエネルギーを有効利用し、短時間に大電流充放電を繰り返すことにより、蓄電池を加熱できるため、短時間で効率よく蓄電池の温度を制御可能となる蓄電システムを実現できる。   According to the storage system 10 according to the present embodiment as described above, the storage battery can be heated by effectively using the energy held by the bus bar 1 and repeating large current charging and discharging in a short time, so that the storage battery can be heated in a short time It is possible to realize an electricity storage system capable of efficiently controlling the temperature of the storage battery.

実施の形態2.
実施の形態1では、蓄電装置5と母線1の間で急速充放電(パルス充放電)を複数回行い蓄電池の温度を上昇させる例を説明した。本形態では、更に、蓄電装置5の充電状態(SOC:State of Charge)を考慮した制御の例について説明する。
Second Embodiment
In the first embodiment, an example has been described in which rapid charge / discharge (pulse charge / discharge) is performed multiple times between power storage device 5 and bus 1 to raise the temperature of the storage battery. In the present embodiment, an example of control in which the state of charge (SOC) of power storage device 5 is taken into consideration will be further described.

なお、装置構成は上述の実施の形態1と同様である。図1の蓄電システム概要構成ブロック図を使用して説明を行う。   The apparatus configuration is the same as that of the first embodiment described above. Description will be made using the storage system schematic configuration block diagram of FIG.

実施の形態1と同様に、蓄電システム10は、制御装置4による制御により母線1の電圧が高くなったときには母線1の電力を蓄電装置5に貯蔵することにより母線1の電圧を下げることができ、母線1の電圧が低下したときには蓄電装置5を放電して母線1に電力を戻すことにより、母線1の電圧を上げることができる。   As in the first embodiment, storage system 10 can lower the voltage of bus 1 by storing the power of bus 1 in storage 5 when the voltage of bus 1 is increased by the control of control device 4. When the voltage of the bus 1 drops, the voltage of the bus 1 can be raised by discharging the storage device 5 and returning the power to the bus 1.

しかし、母線1の電圧値が所定値を超えると蓄電システムに電力を蓄えようとするが、元が回生電力である場合には、短時間に大きい電力量が流れ込むことが多い。このため、この電力量に合わせた蓄電装置5を選択することになるが、通常は新品状態の室温を基準に設計を行うため、経年変化や温度変化により蓄電装置5の内部抵抗は変化する。蓄電装置5は充放電を繰り返していくと、劣化していくため、内部抵抗が上昇する傾向がある。   However, when the voltage value of the bus 1 exceeds the predetermined value, power storage is attempted to be stored in the storage system, but when the source is regenerative power, a large amount of power often flows in a short time. Therefore, although the storage device 5 selected according to the amount of electric power is selected, the internal resistance of the storage device 5 changes due to secular change or temperature change, since the design is normally performed based on the room temperature of a new state. Since the storage device 5 is deteriorated as charge and discharge are repeated, the internal resistance tends to increase.

また、蓄電装置5の温度が低下すると内部抵抗は上昇する。そのため、抵抗上昇により、蓄電装置5の充電電圧の上昇もしくは放電時の電圧低下を生じ、所定の上限及び下限電圧に早く到達してしまい、それ以上の充放電ができなくなってしまう可能性がある。そのため、蓄電装置の内部抵抗はなるべく低めに保つ必要がある。   In addition, when the temperature of power storage device 5 decreases, the internal resistance increases. Therefore, a rise in resistance causes a rise in charging voltage of storage device 5 or a drop in voltage during discharge, which may reach a predetermined upper limit and lower limit voltage quickly, and may not be able to charge or discharge further. . Therefore, the internal resistance of the power storage device needs to be kept as low as possible.

しかし、寒冷地や冬季などには外気温が低下するため、蓄電装置自体の内部温度も低下する。常に蓄電システムが動作して、充放電を繰り返していれば良いが、電車の運行時間外等には停止してしまう。この間はほぼ外気温と同程度になると考えられるため、外気が低いときは蓄電装置の温度も低下し、内部抵抗が上昇することになる。   However, since the outside air temperature decreases in cold regions, winter season, etc., the internal temperature of the power storage device itself also decreases. The storage system always operates and it is sufficient as long as charging and discharging are repeated, but the operation is stopped outside the operation time of the train. During this time, it is considered that the temperature will be substantially the same as the outside air temperature. Therefore, when the outside air is low, the temperature of the power storage device is also lowered, and the internal resistance is increased.

そこで、制御装置4は蓄電装置5内の蓄電池の温度を所定の時間で測定し、設定した温度下限値を下回ったことを検知したとき、温度制御用の充放電の指示を出す。この温度制御用充放電の電圧範囲は、通常の蓄電のための充放電と同じ設定でよいが、電流値、充放電時間、充放電間隔、充放電回数は温度制御用に設定した充放電専用の設定値を指定する。   Therefore, control device 4 measures the temperature of the storage battery in power storage device 5 for a predetermined time, and when detecting that the temperature falls below the set temperature lower limit value, issues an instruction for charging / discharging for temperature control. The voltage range of this temperature control charge / discharge may be the same setting as the charge / discharge for ordinary storage, but the current value, charge / discharge time, charge / discharge interval, charge / discharge frequency is only for charge / discharge set for temperature control. Specify the setting value of.

また、蓄電装置5の充電状態(SOC:State of Charge)も充放電に影響を与える。例えば電車からの回生により母線電圧上昇時には蓄電装置5へ電力を充電し、電車への力行による母線電圧下降時には蓄電装置5から電力を放電することになる。ここで、この母線1の電圧上昇と下降の割合がバランス良い場合には蓄電装置5の電圧は大きく変わらずに充電状態の変化も少ないが、母線の電圧上昇と下降の割合のバランスが悪い場合、例えば電車からの回生の割合が力行より多くなってしまった場合、蓄電装置5はより充電されることになるため、電圧が上昇し、SOCが高い状態になる。このとき更に電車から回生電力を受け入れた場合、蓄電装置に瞬間的に大電流が流れるため、瞬間的に上限電圧に到達してしまい、その電力を受け入れられなくなる状況があり得る。逆に例えば電車への力行の割合が回生よりも多くなってしまった場合、蓄電装置5はより放電されることになるため、電圧が低下し、SOCが低い状態になる。このとき電車からの回生電力の受け入れには対応できるが、更に電車への力行により母線の電圧が低下して、蓄電装置5から放電しなければならなくなると、下限電圧に到達してしまい、必要な電力を供給できない事態となる可能性がある。   Further, the state of charge (SOC) of the storage device 5 also affects charging and discharging. For example, the power storage device 5 is charged with power when the bus voltage rises due to regeneration from a train, and power is discharged from the power storage device 5 when the bus voltage drops due to powering to the train. Here, when the voltage rise and fall rates of the bus 1 are well balanced, the voltage of the storage device 5 does not change significantly and the change in the state of charge is small, but the balance of the voltage rise and fall of the bus is not good For example, when the rate of regeneration from the train has become greater than that of the power running, the storage device 5 is charged more, so the voltage rises and the SOC becomes high. At this time, when regenerative electric power is further received from the train, a large current flows instantaneously in the power storage device, so the upper limit voltage may be instantaneously reached, and the electric power may not be accepted. Conversely, for example, when the ratio of power running to the train has become greater than that of regeneration, the power storage device 5 is more discharged, so the voltage decreases and the SOC becomes low. At this time, it is possible to cope with the reception of the regenerative power from the train, but when the power supply to the train lowers the voltage of the bus bar and the storage device 5 has to discharge, the lower limit voltage is reached. Power can not be supplied.

このような事態になることを避けるために、蓄電装置5のSOCを検知して、設定値に対して大きくずれないように調整することが望ましい。そこで、SOCを直接測定することは難しいため、充放電をしていないときの電圧(開回路電圧(OCV))を測定することにより、SOCを把握することができる。つまり、SOCと開回路電圧とはほぼ一義的な関係を有しているため。このOCVは所定期間充放電が行われていない、例えば1時間程度以上充放電されずに休止状態にあったときの蓄電装置の電圧を計測することにより、測定可能である。   In order to avoid such a situation, it is desirable that the SOC of the power storage device 5 be detected and adjusted so as not to be largely deviated from the set value. Therefore, since it is difficult to directly measure the SOC, the SOC can be grasped by measuring the voltage (open circuit voltage (OCV)) when not charging and discharging. That is, the SOC and the open circuit voltage have an almost unambiguous relationship. The OCV can be measured by measuring the voltage of the power storage device when charge / discharge is not performed for a predetermined period, for example, when the battery is in the inactive state without being charged / discharged for about 1 hour or more.

SOCが所定値より大きくなった場合は、SOCを下げるための放電を行えばよい。また、蓄電装置5内の蓄電池温度が所定温度より低いときには、この加熱用充放電制御において、通常は充電と放電の電流容量を同程度に合わせるが、放電側の電流容量を多めにすることにより、SOCを下げることが可能となり、蓄電池の温度調整を行いながら、SOCの調整も可能となる。逆にSOCが所定値より小さくなった場合は、SOCを上げるための充電を行えばよいが、蓄電装置5内の蓄電池温度が所定温度より低いときには、この加熱充放電制御において、充電側の電流容量を多めにすることにより、SOCを上げることが可能となる。SOCの調整範囲としては初期設定値からSOC値として5%〜30%程度ずれが生じた場合は補正を行うことが望ましい。   When the SOC becomes larger than a predetermined value, discharge may be performed to lower the SOC. Further, when the storage battery temperature in power storage device 5 is lower than a predetermined temperature, the current capacity of charge and discharge is usually adjusted to the same level in this heating charge-discharge control, but by increasing the current capacity on the discharge side. The SOC can be lowered, and the SOC can be adjusted while the temperature of the storage battery is adjusted. Conversely, when SOC is smaller than a predetermined value, charging may be performed to increase SOC, but when the temperature of the storage battery in power storage device 5 is lower than a predetermined temperature, the current on the charging side in this heating charge / discharge control By increasing the capacity, it is possible to increase the SOC. It is desirable to correct the SOC adjustment range if a deviation of about 5% to 30% occurs as the SOC value from the initial setting value.

制御装置4が蓄電装置5の温度を測定し、充放電により温度制御を行う処理について、フローチャートを参照して説明を行う。図3は、本実施の形態における蓄電装置5の充放電により温度制御を行う場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。この処理操作の稼働時間は、例えば鉄道であれば始発電車発車時刻直前に起動し、所定間隔で検査を継続し、終電時刻を過ぎれば終了するような稼働スケジュールとすることにより電車停止に無駄に稼働することを防ぐことができる。 A process in which the control device 4 measures the temperature of the power storage device 5 and performs temperature control by charging and discharging will be described with reference to a flowchart. FIG. 3 is a flowchart showing an example of a processing procedure in the case of performing temperature control by charging and discharging of power storage device 5 in the present embodiment. The operation time of this processing operation is, for example, in the case of a railway, starts immediately before the departure time of the power generation vehicle, continues the inspection at a predetermined interval, and ends after the last delivery time. It can prevent running.

ステップ201で蓄電システム温度検査を開始すると、ステップ202で制御装置4は蓄電装置5の情報を収集し、蓄電装置5内の蓄電池温度の情報を得る。 When the storage system temperature inspection is started in step 201 , in step 202, the control device 4 collects information of the storage device 5 and obtains information of the storage battery temperature in the storage device 5.

次に、ステップ203で制御装置4は蓄電装置5内の蓄電池の温度が所定値以下であるか判定を行い、その後にステップ204で蓄電装置の開回路電圧が設定範囲内であるかの判定を行う。蓄電装置5内の蓄電池の温度が所定値より大きく、且つ蓄電装置5の開回路電圧が設定範囲内であることを確認した場合には、ステップ211で所定時間休止しその後にステップ210の再度情報収集を開始する。 Next, in step 203, control device 4 determines whether the temperature of the storage battery in power storage device 5 is equal to or lower than a predetermined value, and thereafter, in step 204, determines whether the open circuit voltage of the power storage device is within the set range. Do. When it is confirmed that the temperature of the storage battery in the storage device 5 is higher than a predetermined value and the open circuit voltage of the storage device 5 is within the set range, the step is paused in step 211 for a predetermined time, and then the information in step 210 is read again. Start collecting.

一方、蓄電装置5内の蓄電池の温度が所定値以下で、且つ蓄電装置の電圧が設定範囲内であることを確認した場合(ステップ205のYES)には、ステップ207にて母線電圧情報208を入手し、加熱用のみの充放電制御を開始する。   On the other hand, when it is confirmed that the temperature of the storage battery in power storage device 5 is below the predetermined value and the voltage of the power storage device is within the set range (YES in step 205), bus voltage information 208 is output in step 207. Acquire and start charge / discharge control for heating only.

他方、蓄電装置5内の蓄電池の温度が所定値以下で、且つ蓄電装置5の電圧が設定範囲を外れていることを確認した場合(ステップ205のNOの場合)には、ステップ206にて母線電圧情報208を入手し、電圧調整及び加熱用の充放電制御を開始する。   On the other hand, when it is confirmed that the temperature of the storage battery in power storage device 5 is lower than or equal to the predetermined value and the voltage of power storage device 5 is out of the set range (in the case of NO at step 205) The voltage information 208 is obtained, and charge / discharge control for voltage adjustment and heating is started.

また、蓄電装置5内の蓄電池の温度が所定値より高く、且つ蓄電装置の開回路電圧が設定範囲を外れていることを確認した場合には、ステップ209にて母線電圧情報208を入手し、電圧調整用のみの充放電制御を開始する。 When it is confirmed that the temperature of the storage battery in the storage device 5 is higher than a predetermined value and the open circuit voltage of the storage device is out of the set range, bus voltage information 208 is obtained in step 209, Start charge / discharge control for voltage adjustment only.

なお、これらの制御用充放電を開始するとき、母線電圧が所定値より高い場合は充電から開始し、所定値より低い場合は放電から開始する。予め設定した充放電電流値で所定時間、所定の間隔で所定回数充放電した後に充放電を停止する。その後に再度ステップ210の蓄電装置情報を収集し、蓄電装置5内の蓄電池の温度情報を入手し、ステップ203にて判定を行う。   In addition, when these control charge and discharges are started, if the bus voltage is higher than a predetermined value, it starts from charging, and if it is lower than a predetermined value, it starts from discharging. After charging and discharging for a predetermined time at predetermined charging / discharging current values and for predetermined times at predetermined intervals, charging / discharging is stopped. Thereafter, the storage device information of step 210 is collected again, temperature information of the storage battery in the storage device 5 is obtained, and determination is made in step 203.

上述した本形態を要約すると次ぎのようになる。本形態の蓄電システムは、蓄電装置の温度を監視し、設定した温度下限値を下回った場合に温度制御用充放電専用の充放電指令を出す機能と同時に所定の範囲内にSOCを調整する機能を備える蓄電システムである。   The following is a summary of the present embodiment described above. The storage system of this embodiment monitors the temperature of the storage device, and when the temperature falls below a set temperature lower limit, functions to issue a charge / discharge command exclusively for charge / discharge for temperature control and simultaneously adjust the SOC within a predetermined range. Power storage system.

つまり、蓄電システム10は、蓄電装置の開回路電圧が設定した範囲外にあり、且つ蓄電装置の温度が所定の下限温度以下になったときに、制御装置は、母線と電力変換装置を介した蓄電装置との間で所定の電流値で充放電を行って蓄電装置の温度を上昇させながら、蓄電装置の充電状態(SOC)を所定の第一の範囲に入るよう充放電を制御する。 That is, when storage system 10 has an open circuit voltage of storage device 5 outside the set range and the temperature of storage device 5 falls below a predetermined lower limit temperature, control device 4 converts power with bus 1. while raising the temperature of the electric storage device 5 performs charging and discharging at a predetermined current value between the battery 5 via the device 3 enters the state of charge of the power storage device 5 (SOC) in a predetermined first range Control charge and discharge.

ここで、蓄電装置の充電状態(SOC)の「第一の範囲」について説明する。上述のように、SOCが高い状態にある場合は、更に電車から回生電力を受け入れる余地が少ない。反対に、SOCが低い状態にある場合は更に電車への力行により母線1の電圧が低下して蓄電装置5から放電しなければならなくなると、蓄電装置の下限電圧に到達してしまい、必要な電力を供給できない事態となる可能性がある。そこで、つぎにやってくる回生や放電などの充放電の準備として、こうした事態に対応できる余力を考慮した適切な充電状態(SOC)に保っておく。つまり、「第一の範囲」とは次の充放電に備えた充電状態(SOC)の範囲を指す。 Here, the “first range” of the state of charge (SOC) of power storage device 5 will be described. As described above, when the SOC is high, there is less room for receiving regenerative power from the train. On the other hand, when the SOC is low, the power supply to the train further reduces the voltage of the bus 1 and the storage device 5 has to be discharged, and the lower limit voltage of the storage device 5 is reached. Power can not be supplied. Therefore, as a preparation for charging and discharging such as regeneration and discharging that will come next, an appropriate state of charge (SOC) considering the remaining capacity that can cope with such a situation is maintained. That is, the “first range” indicates the range of the state of charge (SOC) prepared for the next charge and discharge.

以上のような、本形態に係る蓄電システムによれば、母線に保持されているエネルギーを有効利用し、短時間に大電流充放電を繰り返すことにより、蓄電池を加熱でき、同時にSOC調整も可能なため、短時間で効率よく蓄電池の温度を制御可能となる蓄電システムを実現できる。   According to the storage system according to the present embodiment as described above, the storage battery can be heated and SOC adjustment can be performed simultaneously by effectively using the energy held by the bus bar and repeating large current charging and discharging in a short time. Therefore, it is possible to realize a storage system that can control the temperature of the storage battery efficiently in a short time.

実施の形態3.
実施の形態1では、蓄電装置5と母線1の間で急速充放電(パルス充放電)を複数回行い蓄電池の温度を上昇させる例を説明した。本形態では、更に、蓄電装置5の劣化を考慮した制御の例について説明する。
Third Embodiment
In the first embodiment, an example has been described in which rapid charge / discharge (pulse charge / discharge) is performed multiple times between power storage device 5 and bus 1 to raise the temperature of the storage battery. In the present embodiment, an example of control in consideration of deterioration of power storage device 5 will be further described.

なお、装置構成は上述の実施の形態1と同様である。図1の蓄電システム概要構成ブロック図を使用して説明を行う。   The apparatus configuration is the same as that of the first embodiment described above. Description will be made using the storage system schematic configuration block diagram of FIG.

実施の形態1と同様に、蓄電システム10は、制御装置4による制御により母線1の電圧が高くなったときには母線1の電力を蓄電装置5に貯蔵することにより母線1の電圧を下げることができ、母線1の電圧が低下したときには蓄電装置5を放電して母線1に電力を戻すことにより、母線1の電圧を上げることができる。   As in the first embodiment, storage system 10 can lower the voltage of bus 1 by storing the power of bus 1 in storage 5 when the voltage of bus 1 is increased by the control of control device 4. When the voltage of the bus 1 drops, the voltage of the bus 1 can be raised by discharging the storage device 5 and returning the power to the bus 1.

しかし、実施の形態2で前述したように、蓄電装置5は充放電を繰り返していく度に徐々に劣化が進行し、蓄電装置5内の内部抵抗も徐々に増加する傾向にある。このため、初期は設定したSOCにおいて充放電を行っていても上限電圧もしくは下限電圧にまで到達することはほぼないが、充放電を繰り返し行い、蓄電装置5の劣化が進行すると、初期設定のSOCのままでは充放電時に上限電圧もしくは下限電圧にまで到達してしまう可能性がある。この状況になった場合、上下限電圧に到達しないようにするにはSOCの初期設定値を変更する必要がある。このため、充放電時の終止電圧を監視し、終止電圧が所定値範囲を超えた場合には、SOCを変更する仕組みを持つことにより、終止電圧を所定範囲内に収めることができるようになる。特に電車等からの回生エネルギー瞬間的に大電流を発生することが多いので、蓄電装置5にとっては充電側において、大電流を受け止める必要があり、充電終止電圧が上限値にあたりやすい状況になりやすいため、特に充電側の終止電圧が上限になりにくいような制御がより望まれる。   However, as described above in the second embodiment, the power storage device 5 gradually deteriorates as the charge and discharge are repeated, and the internal resistance in the power storage device 5 tends to gradually increase. Therefore, although the charge and discharge in the set SOC initially hardly reach the upper limit voltage or the lower limit voltage, the charge and discharge are repeated until the deterioration of the power storage device 5 progresses. In this case, the upper limit voltage or the lower limit voltage may be reached at the time of charge and discharge. When this situation occurs, it is necessary to change the initial setting value of SOC in order not to reach the upper and lower limit voltage. Therefore, the termination voltage can be kept within the predetermined range by monitoring the termination voltage at the time of charge and discharge and changing the SOC when the termination voltage exceeds the predetermined value range. . In particular, since a large current is often generated instantaneously from regenerative energy from a train or the like, it is necessary for the storage device 5 to receive a large current on the charging side, and the charge termination voltage tends to easily reach the upper limit value. In particular, control is desired in which the final voltage on the charging side is unlikely to reach the upper limit.

次に、「SOCを変更する仕組み」について説明する。充電終止電圧が設定上限電圧に到達してしまった場合は、SOCを下げるための放電を行えばよい。ここで、蓄電装置5内の蓄電池温度が所定温度より低いときには、この加熱用充放電制御において、通常は充電と放電の電流容量を同程度に合わせるが、放電側の電流容量を多めにすることにより、SOCを下げることが可能となり、蓄電池の温度調整を行いながら、SOCの調整も可能となる。逆に、放電終止電圧が設定下限電圧に到達してしまった場合は、SOCを上げるための充電を行えばよいが、蓄電装置5内の蓄電池温度が所定温度より低いときには、この加熱充放電制御において、充電側の電流容量を多めにすることにより、SOCを上げることが可能となる。   Next, “a mechanism for changing the SOC” will be described. If the charge termination voltage has reached the set upper limit voltage, discharge may be performed to lower the SOC. Here, when the temperature of the storage battery in the storage device 5 is lower than a predetermined temperature, the current capacity of charge and discharge is usually adjusted to the same level in this heating charge / discharge control, but the current capacity on the discharge side is increased. Thus, the SOC can be lowered, and the SOC can be adjusted while the temperature of the storage battery is adjusted. Conversely, when the discharge termination voltage has reached the set lower limit voltage, charging may be performed to raise the SOC, but when the storage battery temperature in power storage device 5 is lower than a predetermined temperature, this heating charge / discharge control By increasing the current capacity on the charging side, it is possible to increase the SOC.

図4は本実施の形態における蓄電装置5の充放電により温度制御を行う場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。この処理操作の稼働時間は例えば鉄道であれば始発電車発車時刻直前に起動し、所定間隔で検査を継続し、終電時刻を過ぎれば終了するような稼働スケジュールとすることにより電車停止に無駄に稼働することを防ぐことができる。 FIG. 4 is a flow chart showing an example of a processing procedure in the case where temperature control is performed by charging / discharging of power storage device 5 in the present embodiment. The operation time of this processing operation is, for example, in the case of a railway, started immediately before the departure time of the power generation vehicle, continues inspection at a predetermined interval, and ends operation after the last power time. You can prevent it.

ステップ301で蓄電システム温度検査を開始すると、ステップ302で制御装置4は蓄電装置5の情報を収集し、蓄電装置5内の蓄電池温度の情報を得る。 When the storage system temperature inspection is started in step 301, the control device 4 collects information of the storage device 5 in step 302, and obtains information of the storage battery temperature in the storage device 5.

ステップ303で制御装置4は蓄電装置5内の蓄電池の温度が所定値以下であるか判定を行い、その後にステップ304で蓄電装置5の充放電終止電圧が設定範囲内であるかの判定を行う。蓄電装置5内の蓄電池の温度が所定値よりく、且つ蓄電装置5の充放電終止電圧範囲が設定範囲内であることを確認した場合にはステップ311で所定時間休止後にステップ310で再度情報収集を開始する。 At step 303, control device 4 determines whether the temperature of the storage battery in power storage device 5 is equal to or lower than a predetermined value, and thereafter determines whether the charge / discharge termination voltage of power storage device 5 is within the set range at step 304. . Temperature of the storage battery of the electric storage device 5 is higher rather than a predetermined value, and information again in step 310 after a predetermined time pause at step 311 if the charge and discharge end voltage range of the battery 5 was confirmed to be within the set range Start collecting.

蓄電装置5内の蓄電池の温度が所定値以下で、且つ蓄電装置の終止電圧が設定範囲内であることを確認した場合にはステップ307にて母線電圧情報308を入手し、加熱用のみの充放電制御を開始する。   If it is confirmed that the temperature of the storage battery in power storage device 5 is below the predetermined value and the end voltage of the power storage device is within the set range, bus voltage information 308 is obtained in step 307 and charging only for heating is performed. Start discharge control.

一方、蓄電装置5内の蓄電池の温度が所定値以下で、且つ蓄電装置の終止電圧が設定範囲を外れていることを確認した場合にはステップ306で母線電圧情報308を入手し、電圧調整及び加熱用の充放電制御を開始する。   On the other hand, when it is confirmed that the temperature of the storage battery in the storage device 5 is below the predetermined value and the termination voltage of the storage device is out of the set range, the bus voltage information 308 is obtained in step 306, voltage adjustment and Start charge / discharge control for heating.

他方、蓄電装置5内の蓄電池の温度が所定値より高く、且つ蓄電装置の電圧が設定範囲を外れていることを確認した場合にはステップ309で母線電圧情報308を入手し、電圧調整用のみの充放電制御を開始する。   On the other hand, when it is confirmed that the temperature of the storage battery in storage device 5 is higher than a predetermined value and the voltage of the storage device is out of the set range, bus voltage information 308 is obtained in step 309 and only for voltage adjustment. Start charge / discharge control of

これらの制御用充放電を開始するとき、母線電圧が所定値より高い場合は充電から開始し、所定値より低い場合は放電から開始する。予め設定した充放電電流値で所定時間、所定の間隔で所定回数充放電した後に充放電を停止する。その後に再度ステップ310で蓄電装置情報を収集し、蓄電池の温度情報を入手し、ステップ303にて再度判定を行う。   When these control charge / discharge operations are started, charging is started when the bus voltage is higher than a predetermined value, and discharge is started when the voltage is lower than the predetermined value. After charging and discharging for a predetermined time at predetermined charging / discharging current values and for predetermined times at predetermined intervals, charging / discharging is stopped. Thereafter, the storage device information is collected again at step 310, the temperature information of the storage battery is obtained, and the determination is performed again at step 303.

上述した本形態を要約すると次ぎのようになる。本形態の蓄電システムは、蓄電装置の温度を監視し、設定した温度下限値を下回った場合に温度制御用充放電専用の充放電指令を出す機能と同時に終止電圧が上下限電圧以内になるようにSOCを調整する機能を備える蓄電システムである。   The following is a summary of the present embodiment described above. The storage system of the present embodiment monitors the temperature of the storage device, and when the temperature falls below the set temperature lower limit value, the termination voltage falls within the upper and lower limit voltages simultaneously with the function of issuing charge / discharge commands exclusively for charge / discharge for temperature control. Is a storage system having a function of adjusting the SOC.

つまり、蓄電システム10において、蓄電装置の温度が所定の下限温度以下の場合であって、蓄電装置の充放電時の終止電圧が充電終了時に所定の上限電圧を超えたとき、又は蓄電装置の放電終了時の終止電圧が所定の下限電圧より低下した場合に、制御装置は、母線と電力変換装置を介した蓄電装置との間で所定の電流値で充放電を行って蓄電装置の温度を上昇させながら、蓄電装置の充電状態(SOC)を第二の所定の範囲に入るよう充放電を制御する。 That is, in the storage system 10, when the temperature of the storage device 5 is equal to or lower than the predetermined lower limit temperature, and the termination voltage at the time of charge and discharge of the storage device 5 exceeds the predetermined upper limit voltage at the end of charging, or When the termination voltage at the end of the discharge of 5 falls below a predetermined lower limit voltage, control device 4 performs charging / discharging at a predetermined current value between bus 1 and power storage device 5 via power conversion device 3. while raising the temperature of the electric storage device 5 Te, to control the charging and discharging so that the state of charge of the power storage device 5 (SOC) enters a second predetermined range.

ここで、蓄電装置の充電状態(SOC)の「第二の範囲」について説明する。上述のように、蓄電装置5の劣化が進行すると、蓄電装置5の上限電圧や下限電圧がシフトしていく。そうすると、充放電時に上限電圧あるいは下限電圧に早く到達していまい、初期設定したSOCの範囲で運用できなくなる可能性が出てくる。そこで、充放電時の終止電圧を監視し、終止電圧が所定の範囲を超えた場合には、終止電圧を所定範囲内に収めることができるようにSOCの範囲(第二の範囲)を設定する。 Here, the “second range” of the state of charge (SOC) of power storage device 5 will be described. As described above, when deterioration of power storage device 5 progresses, the upper limit voltage and the lower limit voltage of power storage device 5 shift. Then, the upper limit voltage or the lower limit voltage is not reached quickly at the time of charge and discharge, and there is a possibility that operation can not be performed in the initially set SOC range. Therefore, the termination voltage at the time of charge and discharge is monitored, and when the termination voltage exceeds a predetermined range, the SOC range (second range) is set so that the termination voltage can be contained within the predetermined range. .

以上のような、本形態に係る蓄電システムによれば、母線に保持されているエネルギーを有効利用し、短時間に大電流充放電を繰り返すことにより、蓄電池を加熱でき、同時に終止電圧の上下限電圧調整も可能なため、短時間で効率よく蓄電池の温度を制御可能となる蓄電システムを実現できる。   According to the storage system according to the present embodiment as described above, the storage battery can be heated by effectively using the energy held in the bus bar and repeating the large current charge / discharge in a short time, and at the same time the upper and lower limits of the termination voltage Since voltage adjustment is also possible, it is possible to realize an electricity storage system capable of efficiently controlling the temperature of the storage battery in a short time.

実施の形態4.
つぎに、上述した実施の形態3に、実施の形態2で説明した機能を追加した例を説明する。
図5は本実施の形態における蓄電装置5の充放電により温度制御を行う場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。この処理操作の稼働時間は例えば鉄道であれば始発電車発車時刻直前に起動し、所定間隔で検査を継続し、終電時刻を過ぎれば終了するような稼働スケジュールとすることにより電車停止に無駄に稼働することを防ぐことができる。
Fourth Embodiment
Next, an example in which the function described in the second embodiment is added to the third embodiment described above will be described.
FIG. 5 is a flow chart showing an example of a processing procedure in the case where temperature control is performed by charging / discharging of power storage device 5 in the present embodiment. The operation time of this processing operation is, for example, in the case of a railway, started immediately before the departure time of the power generation vehicle, continues inspection at a predetermined interval, and ends operation after the last power time. You can prevent it.

ステップ401で蓄電システム温度検査を開始すると、ステップ402で制御装置4は蓄電装置5の情報を収集し、蓄電装置5内の蓄電池温度の情報を得る。 When the storage system temperature inspection is started in step 401 , in step 402, the control device 4 collects information of the storage device 5 and obtains information of the storage battery temperature in the storage device 5.

ステップ403にて制御装置4は充放電終止電圧が設定範囲内であるかの判定を行う。充放電の終止電圧が範囲内であったときは、実施の形態2と同様の流れで蓄電装置5内の蓄電池の温度と電圧値の判定を行い、制御を行う。まず、ステップ404にて蓄電装置5内の蓄電池の温度が所定値以下であるか判定を行い、その後にステップ405にて蓄電装置5の電圧が設定範囲内であるかの判定を行う。   At step 403, the control device 4 determines whether the charge / discharge termination voltage is within the set range. When the termination voltage of charge and discharge is within the range, the temperature and the voltage value of the storage battery in power storage device 5 are determined in the same flow as in the second embodiment, and control is performed. First, in step 404, it is determined whether the temperature of the storage battery in the storage device 5 is lower than a predetermined value, and then in step 405, it is determined whether the voltage of the storage device 5 is within the set range.

蓄電装置5内の蓄電池の温度が設定値より大きく、且つ蓄電装置5の開回路電圧が設定範囲内であることを確認した場合にはステップ412にて所定時間休止後に再度ステップ411にて情報収集を開始して、ステップ403にて判定を再度行う。 If it is confirmed that the temperature of the storage battery in power storage device 5 is higher than the set value and the open circuit voltage of power storage device 5 is within the set range, information is collected again in step 411 after a predetermined time pause in step 412 Is performed, and the determination is performed again in step 403.

蓄電装置5内の蓄電池の温度が所定値以下で、且つ蓄電装置の電圧が設定範囲内であることを確認した場合にはステップ408にて母線電圧情報409を入手し、加熱用のみの充放電制御を開始する。   When it is confirmed that the temperature of the storage battery in the storage device 5 is lower than a predetermined value and the voltage of the storage device is within the set range, bus voltage information 409 is obtained in step 408, and charging / discharging only for heating is performed. Start control.

一方、蓄電装置5内の蓄電池の温度が所定値以下で、且つ蓄電装置5の電圧が設定範囲を外れていることを確認した場合にはステップ407にて母線電圧情報409を入手し、電圧調整及び加熱用の充放電制御を開始する。   On the other hand, when it is confirmed that the temperature of the storage battery in the storage device 5 is below the predetermined value and the voltage of the storage device 5 is out of the set range, the bus voltage information 409 is obtained in step 407 to adjust the voltage. And start charge / discharge control for heating.

他方、蓄電装置5内の蓄電池の温度が所定値より高く、且つ蓄電装置5の電圧が設定範囲を外れていることを確認した場合にはステップ410にて母線電圧情報409を入手し、電圧調整用のみの充放電制御を開始する。   On the other hand, when it is confirmed that the temperature of the storage battery in power storage device 5 is higher than the predetermined value and the voltage of power storage device 5 is out of the set range, bus voltage information 409 is obtained in step 410 to adjust the voltage. Start the charge / discharge control only for

これらの制御用充放電を開始するとき、母線電圧が所定値より高い場合は充電から開始し、所定値より低い場合は放電から開始する。予め設定した充放電電流値で所定時間、所定の間隔で所定回数充放電した後に充放電を停止する。その後に再度ステップ411にて蓄電装置情報を収集し、蓄電池の温度情報を入手した後にステップ403に戻り、再度判定を行う。   When these control charge / discharge operations are started, charging is started when the bus voltage is higher than a predetermined value, and discharge is started when the voltage is lower than the predetermined value. After charging and discharging for a predetermined time at predetermined charging / discharging current values and for predetermined times at predetermined intervals, charging / discharging is stopped. Thereafter, the storage device information is collected again in step 411, and after the temperature information of the storage battery is obtained, the process returns to step 403 to perform determination again.

ステップ403において蓄電装置5の充放電終止電圧が設定範囲外にあることを確認した場合には、更にステップ414にて蓄電装置5内の蓄電池の温度が所定値以下であるか判定を行う。蓄電装置5内の蓄電池の温度が設定値以下であることを確認した場合にはステップ416にて母線電圧情報417を入手し、電圧調整及び加熱用の充放電制御を開始する。   If it is confirmed in step 403 that the charge / discharge termination voltage of power storage device 5 is out of the set range, it is further determined in step 414 whether the temperature of the storage battery in power storage device 5 is less than a predetermined value. If it is confirmed that the temperature of the storage battery in the storage device 5 is lower than the set value, bus voltage information 417 is obtained in step 416, and charge / discharge control for voltage adjustment and heating is started.

ステップ414にて蓄電装置5内の蓄電池の温度が所定値より高いことを確認した場合にはステップ415にて母線電圧情報417を入手し、電圧調整用のみの充放電制御を開始する。   When it is confirmed in step 414 that the temperature of the storage battery in the storage device 5 is higher than a predetermined value, the bus voltage information 417 is obtained in step 415, and charge / discharge control only for voltage adjustment is started.

これらの制御用充放電を開始するとき、母線電圧が所定値より高い場合は充電から開始し、所定値より低い場合は放電から開始する。予め設定した充放電電流値で所定時間、所定の間隔で所定回数充放電した後に充放電を停止する。その後に再度ステップ418にて蓄電装置情報を収集し、蓄電装置5内の蓄電池の温度情報を入手した後にステップ403に戻り、再度判定を行う。   When these control charge / discharge operations are started, charging is started when the bus voltage is higher than a predetermined value, and discharge is started when the voltage is lower than the predetermined value. After charging and discharging for a predetermined time at predetermined charging / discharging current values and for predetermined times at predetermined intervals, charging / discharging is stopped. Thereafter, the storage device information is collected again at step 418, and after the temperature information of the storage battery in the storage device 5 is obtained, the process returns to step 403, and the determination is performed again.

上述した本形態を要約すると次ぎのようになる。本形態の蓄電システムは、蓄電装置の温度を監視し、設定した温度下限値を下回った場合に温度制御用充放電専用の充放電指令を出す機能と、同時に所定の範囲内にSOCを調整する機能及び終止電圧が上下限電圧以内になるようにSOCを調整する機能を備える蓄電システムである。   The following is a summary of the present embodiment described above. The storage system of the present embodiment monitors the temperature of the storage device, and when the temperature falls below a set temperature lower limit, it also issues a charge / discharge command exclusively for charge / discharge for temperature control, and simultaneously adjusts the SOC within a predetermined range. It is an electrical storage system provided with the function to adjust SOC so that a function and final voltage may become in an upper and lower limit voltage.

つまり、蓄電システム10において、蓄電装置の開回路電圧が設定した範囲外にあり、且つ蓄電装置の温度が所定の下限温度以下になったときに、制御装置は、母線と電力変換装置を介した蓄電装置との間で所定の電流値で充放電を行って蓄電装置の温度を上昇させながら、蓄電装置の充電状態(SOC)を所定の第一の範囲に入るよう充放電を制御する。
さらに、蓄電装置の充放電時の終止電圧が充電終了時の終止電圧が所定の上限電圧
を超えたとき、又は蓄電装置の放電終了時の終止電圧が所定の下限電圧より低下した場合であって、且つ蓄電装置の温度が所定の下限温度以下の場合に、制御装置は、終止電圧が上限電圧及び下限電圧の範囲内に入るよう、蓄電装置の充電状態(SOC)についての第一の範囲を修正して第二の範囲を設定し、制御装置は、母線と電力変換装置を介した蓄電装置との間で所定の電流値で充放電を行って蓄電装置の温度を上昇させながら、蓄電装置の充電状態(SOC)を第二の範囲に入るよう充放電を制御する。




In other words, in the energy storage system 10, is out of range of the open circuit voltage of the battery 5 is set, and when the temperature of the battery 5 is below a predetermined lower limit temperature, the control device 4, bus 1 and the power converter while raising the temperature of the electric storage device 5 performs charging and discharging at a predetermined current value between the battery 5 via the device 3 enters the state of charge of the power storage device 5 (SOC) in a predetermined first range Control charge and discharge.
Furthermore, when the termination voltage at the time of charge / discharge of storage device 5 exceeds the termination voltage at the termination of charge exceeds a predetermined upper limit voltage, or the termination voltage at the termination of discharge of storage device 5 is lower than a predetermined lower limit voltage When the temperature of power storage device 5 is lower than a predetermined lower limit temperature, control device 4 controls the state of charge (SOC) of power storage device 5 such that the final voltage falls within the range of the upper limit voltage and the lower limit voltage. The first range is corrected and the second range is set, and control device 4 charges and discharges at a predetermined current value between bus 1 and power storage device 5 via power conversion device 3 to store the power storage device. while increasing the 5 temperature, controls the charging and discharging so that the state of charge of the power storage device 5 (SOC) enters the second range.




以上のような、本形態に係る蓄電システムによれば、母線に保持されているエネルギーを有効利用し、短時間に大電流充放電を繰り返すことにより、蓄電池を加熱でき、同時にSOC調整と終止電圧の上下限電圧調整も可能なため、短時間で効率よく蓄電池の温度を制御可能となる蓄電システムを実現できる。     According to the storage system according to the present embodiment as described above, the storage battery can be heated by effectively using the energy held in the bus bar and repeating large current charging and discharging in a short time, and at the same time SOC adjustment and termination voltage Since the upper and lower limit voltage adjustment is also possible, it is possible to realize a storage system that can control the temperature of the storage battery efficiently in a short time.

なお、上述した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと解されるべきである。この発明の範囲は、上述した実施形態の範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。   It should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated not by the scope of the embodiments described above but by the scope of the claims, and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

1 母線、2 電流遮断器等、3 DC/DCコンバータ、4 制御装置、5 蓄電装置、10 蓄電システム。   1 Bus, 2 Current breakers, etc., 3 DC / DC converters, 4 Controllers, 5 Power storage devices, 10 Power storage systems.

Claims (3)

蓄電池を有する蓄電装置と、
母線に接続される前記蓄電装置を充放電させるための電力変換装置と、
前記電力変換装置及び前記蓄電装置を制御する制御装置と、
を備えた蓄電システムであって、
前記制御装置は、前記蓄電装置の温度、電圧、電流を監視し、前記蓄電装置の充放電を制御し、
前記制御装置は、前記蓄電装置の温度が所定の下限温度以下になったときに、前記母線と前記電力変換装置を介した前記蓄電装置との間で所定の電流値及び所定時間内で複数回行う充放電を制御し、前記蓄電装置の温度を上昇させ、
前記蓄電装置の充放電時の終止電圧が充電終了時に所定の上限電圧を超えた場合又は放電終了時に所定の下限電圧より低下した場合であって、且つ前記蓄電装置の温度が所定の下限温度以下の場合に、
前記制御装置は、終止電圧が前記上限電圧及び前記下限電圧の範囲内に入るよう、前記蓄電装置の充電状態について第二の範囲を設定し、
前記制御装置は、前記母線と前記電力変換装置を介した前記蓄電装置との間で所定の電流値で充放電を行って前記蓄電装置の温度を上昇させながら、前記蓄電装置の充電状態を前記第二の範囲に入るよう充放電を制御することを特徴とする蓄電システム。
A storage device having a storage battery,
A power converter for charging and discharging the power storage device connected to a bus bar;
A control device that controls the power conversion device and the power storage device;
Storage system with
The control device monitors the temperature, voltage, and current of the power storage device, and controls charging and discharging of the power storage device.
The control device performs a plurality of times within a predetermined current value and for a predetermined time between the bus and the power storage device via the power conversion device when the temperature of the power storage device falls below a predetermined lower limit temperature. Control charging and discharging to raise the temperature of the power storage device,
The termination voltage at the time of charge / discharge of the storage device exceeds a predetermined upper limit voltage at the end of charge or is lower than the predetermined lower limit voltage at the end of discharge, and the temperature of the storage device is equal to or less than the predetermined lower limit temperature In the case of
The control device sets a second range for the state of charge of the storage device such that the final voltage falls within the range of the upper limit voltage and the lower limit voltage,
The control device performs charging / discharging at a predetermined current value between the bus bar and the power storage device via the power conversion device to raise the temperature of the power storage device while the charge state of the power storage device is increased. A storage system characterized in that charge and discharge are controlled to fall within a second range.
蓄電池を有する蓄電装置と、
母線に接続される前記蓄電装置を充放電させるための電力変換装置と、
前記電力変換装置及び前記蓄電装置を制御する制御装置と、
を備えた蓄電システムであって、
前記制御装置は、前記蓄電装置の温度、電圧、電流を監視し、前記蓄電装置の充放電を制御し、
前記制御装置は、前記蓄電装置の温度が所定の下限温度以下になったときに、前記母線と前記電力変換装置を介した前記蓄電装置との間で所定の電流値及び所定時間内で複数回行う充放電を制御し、前記蓄電装置の温度を上昇させ、
前記蓄電装置の開回路電圧が設定した範囲の外にあり、且つ前記蓄電装置の温度が所定の下限温度以下になったときに、
前記制御装置は、前記母線と前記電力変換装置を介した前記蓄電装置との間で所定の電流値で充放電を行って前記蓄電装置の温度を上昇させながら、前記蓄電装置の充電状態を所定の第一の範囲に入るよう充放電を制御し、
蓄電装置の充放電時の終止電圧が充電終了時に所定の上限電圧を超えた場合又は放電終了時に所定の下限電圧より低下した場合であって、且つ前記蓄電装置の温度が所定の下限温度以下の場合に、
前記制御装置は、終止電圧が前記上限電圧及び前記下限電圧の範囲内に入るよう、前記蓄電装置の充電状態についての第一の範囲を修正して第二の範囲を設定し、前記制御装置は、前記母線と前記電力変換装置を介した前記蓄電装置との間で所定の電流値で充放電を行って蓄電装置の温度を上昇させながら、前記蓄電装置の充電状態を前記第二の範囲に入るよう充放電を制御することを特徴とする蓄電システム。
A storage device having a storage battery,
A power converter for charging and discharging the power storage device connected to a bus bar;
A control device that controls the power conversion device and the power storage device;
Storage system with
The control device monitors the temperature, voltage, and current of the power storage device, and controls charging and discharging of the power storage device.
The control device performs a plurality of times within a predetermined current value and for a predetermined time between the bus and the power storage device via the power conversion device when the temperature of the power storage device falls below a predetermined lower limit temperature. Control charging and discharging to raise the temperature of the power storage device,
When the open circuit voltage of the storage device is outside the set range and the temperature of the storage device falls below a predetermined lower limit temperature,
The control device performs charging / discharging at a predetermined current value between the bus bar and the power storage device via the power conversion device to increase the temperature of the power storage device, while the charge state of the power storage device is specified. Control charge and discharge to be in the first range of
When the termination voltage at the time of charge / discharge of the storage device exceeds a predetermined upper limit voltage at the end of charge or when the discharge voltage is lower than the predetermined lower limit voltage at the end of discharge, and the temperature of the storage device is less than the predetermined lower limit temperature In case,
The control device corrects the first range of the state of charge of the power storage device to set a second range so that the final voltage falls within the range of the upper limit voltage and the lower limit voltage, and the control device sets the second range. The state of charge of the storage device is set to the second range while charging / discharging is performed at a predetermined current value between the bus and the storage device via the power conversion device to raise the temperature of the storage device. A storage system characterized in that charge and discharge are controlled to enter.
所定の電流値が5C以上20C以下の範囲であることを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄電システム。   The storage system according to claim 1 or 2, wherein the predetermined current value is in the range of 5C to 20C.
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