JP5861128B2 - Battery management device - Google Patents
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Description
本発明は、配電技術に関し、特に再生可能エネルギーの発電装置に接続された蓄電池と、商用電源とが併存するシステムにおける電力を制御する技術に関する。 The present invention relates to power distribution technology, and more particularly, to technology for controlling power in a system in which a storage battery connected to a power generator for renewable energy and a commercial power source coexist.
蓄電池と商用電源とを負荷に並列に接続し、商用電源の停電時に備えて負荷で消費される電力のバックアップとして蓄電池を用いるとともに、通常時は負荷で消費される電力のピークシフトのために蓄電池の電力を充放電する技術が開発されている。このような技術においては、例えば夜間などの負荷による電力消費の少ない時間帯に商用電源からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池に蓄電し、昼間などの負荷による電力消費の多い時間帯に蓄電池の電力を交流電力に変換して負荷に供給することが行われる。 A storage battery and a commercial power supply are connected in parallel to the load, and the storage battery is used as a backup for the power consumed by the load in case of a power failure of the commercial power supply. A technology for charging and discharging the electric power has been developed. In such a technology, for example, during the time when power consumption due to loads such as nighttime is low, AC power from a commercial power source is converted to DC power and stored in a storage battery, and during times when power consumption due to loads such as daytime is high. The power of the storage battery is converted into AC power and supplied to the load.
蓄電池に充電する際の制御方式として、まず定電流充電をし、上限電圧に到達すると定電圧充電に切り替える制御方式が用いられることが多い。この制御方式において上限電圧に到達した際の充電電流が微弱な場合、目標とする容量に到達したと誤認識し、充電が途中で停止してしまうことがある。 As a control method for charging the storage battery, a control method in which constant current charging is first performed and switching to constant voltage charging when an upper limit voltage is reached is often used. In this control method, when the charging current when the upper limit voltage is reached is weak, it may be erroneously recognized that the target capacity has been reached, and charging may stop halfway.
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、蓄電池への充電途中での充電停止を抑制する技術を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the technique which suppresses the charge stop in the middle of the charge to a storage battery.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の蓄電池管理装置は、蓄電池を充電する
際、定電流充電で充電開始し、蓄電池の電圧が設定電圧に達すると定電流充電から定電圧
充電に切り替える充電管理部と、充電管理部による管理にしたがい充電が開始された後、
蓄電池の電圧が設定電圧以上かつ蓄電池への充電電流が設定電流未満の状態になると、充
電終了と判定する終了判定部と、蓄電池への充電時間を受け付ける受付部と、蓄電池に充
電すべき電力量と、受け付けた充電時間をもとに定電流充電時の充電電流を算出する充電
電流算出部と、算出された充電電流と、設定電流を比較し、充電電流が設定電流未満のと
き、充電電流を前記設定電流以上に変更する充電電流変更部と、変更された充電電流で定
電流充電する場合の充電時間を算出する充電時間算出部と、算出された充電時間を表示装
置に表示させる表示制御部とを備え、表示制御部は、充電時間算出部により算出された充
電時間以下の充電時間を入力するよう、ユーザに促すメッセージを表示装置に表示させる
。
In order to solve the above problems, a storage battery management device according to an aspect of the present invention charges a storage battery.
When charging, the battery starts charging with constant current charging.
After the charge management unit that switches to charging and the charging started according to the management by the charge management unit,
If the storage battery voltage exceeds the set voltage and the charge current to the storage battery is less than the set current,
An end determination unit that determines the end of electricity, a reception unit that accepts charging time for the storage battery, and a storage battery
Charging to calculate the charging current during constant current charging based on the amount of power to be charged and the accepted charging time
The current calculation unit compares the calculated charge current with the set current, and if the charge current is less than the set current
A charging current changing unit that changes the charging current to the set current or more, and the changed charging current.
A charging time calculator that calculates the charging time for current charging, and a display that displays the calculated charging time.
A display control unit for displaying on the device, and the display control unit is a charging unit calculated by the charging time calculation unit.
Display on the display device a message prompting the user to enter a charging time that is less than the charging time
.
本発明によれば、蓄電池への充電途中での充電停止を抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the charge stop in the middle of the charge to a storage battery can be suppressed.
本発明の実施の形態は、太陽電池を商用電力系統と並列に接続し、商用電源および太陽電池の両方から負荷へ電力を供給するとともに、蓄電池を充電する配電システムに関する。このような配電システムは、例えば商業施設、公共施設、オフィスビル、マンションなどへの設置に適している。電力会社が時間帯別電気料金制度を採用している場合、夜間の時間帯の電気料金は、昼間の時間帯の電気料金よりも安く設定される。これらの時間帯の一例として、昼間の時間帯は7時から23時であり、夜間の時間帯は23時から翌日の7時というように規定される。このような低い電気料金を有効に利用するために、配電システムは、夜間の時間帯に、商用電源からの電力によって蓄電池に蓄電する。 Embodiments of the present invention relate to a power distribution system that connects a solar cell in parallel with a commercial power system, supplies power from both the commercial power source and the solar cell to a load, and charges the storage battery. Such a power distribution system is suitable for installation in commercial facilities, public facilities, office buildings, condominiums, and the like. When the electric power company adopts the electricity bill system by time zone, the electricity bill at night time is set lower than the electricity bill at daytime. As an example of these time zones, the daytime time zone is defined as 7 o'clock to 23:00, and the night time zone is defined as 23 o'clock to 7 o'clock on the next day. In order to effectively use such a low electricity bill, the power distribution system stores power in the storage battery with electric power from a commercial power source in the night time zone.
蓄電池に蓄えられた電力は、商用電源が停電したときに、サーバやエレベータなどの重要な機器を動作させるためのバックアップ電源として用いられる。さらに蓄電池は、一般に電気の使用量が大きくなる昼間の時間帯において放電することによって、昼間の商用電力における使用量の最大値を下げる、いわゆるピークシフトとしても用いられる。 The electric power stored in the storage battery is used as a backup power source for operating important devices such as servers and elevators when the commercial power source fails. Furthermore, the storage battery is generally used as a so-called peak shift that lowers the maximum value of the amount of use in commercial power during the daytime by discharging in the daytime hours when the amount of use of electricity is large.
このように、蓄電池は特定の負荷のバックアップとしての役割と、ピークシフトとしての役割のふたつの役割を持つ。実施の形態に係る配電システムは、蓄電池に上述のふたつの役割を果たさせるために、商用電源が通電中の通常時には蓄電池に一定の蓄電量を確保しつつピークシフトを実行し、商用電源が停電の場合には、蓄電池を放電して特定の負荷に電力を供給する。 As described above, the storage battery has two roles of backup as a specific load and peak shift. In the power distribution system according to the embodiment, in order to cause the storage battery to perform the above-described two roles, the commercial power supply performs a peak shift while securing a certain amount of power storage in the storage battery at normal times when the commercial power supply is energized. In the case of a power failure, the storage battery is discharged to supply power to a specific load.
図1は、本発明の実施の形態に係る配電システム100を模式的に示す図である。実施の形態に係る配電システム100は負荷40に電力を供給するためのシステムであり、太陽電池60、双方向インバータ50、蓄電池70、蓄電池管理装置80、制御装置10、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、第3スイッチSW3、入力装置92および表示装置94を含む。太陽電池60は再生可能エネルギー発電装置の一例であり、太陽電池60に限らず、例えば風力発電装置であってもよい。またそれらが併存されてもよい。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a
負荷40は、第1種負荷42および第2種負荷44に分類される。両者とも交流電力で駆動される機器である。第1種負荷42は電力供給の優先順位が高い特定負荷である。例えばエレベータ、サーバなどが該当する。第2種負荷44は一般負荷である。停電時には第1種負荷42のみが蓄電池70からバックアップ電源の供給を受ける。このように負荷40に優先順位をつけることにより、停電時に、蓄電池70に蓄積された限られた電力を効果的に使用できる。
The
商用電源20は電力会社から供給される系統電源である。分電盤30は系統に接続されるとともに、第1スイッチSW1を介して双方向インバータ50に接続される。分電盤30は系統から引き込んだ交流電力を構内の負荷40に供給する。また分電盤30は、双方向インバータ50を介して太陽電池60からの発電電力、蓄電池70からの放電電力またはその合成電力を受ける。分電盤30は、その電力と系統からの電力を合成して負荷40に供給することもできる。分電盤30は、系統側端子およびインバータ側端子それぞれの電力を計測し、制御装置10に通知する。例えば系統の停電時に、分電盤30はその停電を制御装置10に通知する。
The
第1スイッチSW1は、分電盤30と双方向インバータ50との間に設けられ、制御装置10によりオンオフ制御される。第1スイッチSW1がオフに制御されるとき負荷40に系統電力のみが供給され、第1スイッチSW1がオンに制御されるとき系統電力と双方向インバータ50から供給される電力との合成電力が供給される。
The first switch SW <b> 1 is provided between the
第2スイッチSW2は、第1種負荷42の入力端子の接続先を、分電盤30と第1スイッチSW1とのノード(以下、外部側端子という)に接続するか、双方向インバータ50と第1スイッチSW1とのノード(以下、内部側端子という)に接続するか切り替える。第2スイッチSW2は制御装置10により切り替え制御される。通常時は第1種負荷42の入力端子が外部側端子に接続されるよう制御される。停電時は第1種負荷42にのみバックアップ電源が供給されるよう、第1スイッチSW1がオフに制御され、第2スイッチSW2が内部側端子に接続されるよう制御される。なお停電時において負荷40に優先順位をつけない場合、通常時と同じ接続状態が維持される。
The second switch SW2 connects the connection destination of the input terminal of the
太陽電池60は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する発電装置である。太陽電池60として、シリコン太陽電池、さまざまな化合物半導体などを素材にした太陽電池、色素増感型(有機太陽電池)などが使用される。太陽電池60は、第3スイッチSW3を介して双方向インバータ50に接続される。
The
双方向インバータ50は、交流側端子から入力される交流電力を直流電力に変換して直流側端子に出力するとともに、直流側端子から入力される直流電力を交流電力に変換して交流側端子に出力する。双方向インバータ50の交流側端子は系統および負荷40に接続され、直流側端子は太陽電池60および蓄電池70に接続される。
The
第3スイッチSW3は太陽電池60と、直流ノードとの間に設けられる。第3スイッチSW3は制御装置10によりオンオフ制御される。当該直流ノードは、双方向インバータ50の直流側端子と、太陽電池60の出力端子に接続された第3スイッチSW3のインバータ側端子と、蓄電池70の入出力端子が結合されるノードである。
The third switch SW3 is provided between the
太陽電池60の発電量は太陽光の量によって左右されるため、発電量を制御することは困難である。第3スイッチSW3を設けることにより、太陽電池60の発電電力による蓄電池70の過充電を防止できる。
Since the power generation amount of the
蓄電池70は、充放電自在で繰り返し使用できる二次電池である。蓄電池70は例えば、多数のリチウムイオン電池セルを内蔵する電池パックが複数組み合わされて形成される。具体的には複数の電池パックは直並列接続され、直列単位でスイッチングユニットにより接続/切断制御される。
The
蓄電池70は上述の直流ノードに接続される。蓄電池70は基本的に、双方向インバータ50によって直流電力に変換された系統電力によって充電される。また太陽電池60が発電した電力によっても充電される。蓄電池70は、双方向インバータ50によって直流電力から交流電力に変換された放電電力を負荷40に供給する。特に停電時、第1種負荷42に供給する。
The
蓄電池70を構成する各電池パックは、図示しない電流センサ、電圧センサ、温度センサを内蔵する。各電池パックは、内蔵する各電池セルの電流、電圧、温度を常時監視し、監視データを蓄電池管理装置80に送信する。
Each battery pack constituting the
蓄電池管理装置80は、充放電指令および蓄電池70から受信される監視データをもとに、蓄電池70の充放電制御および保護制御を行う。充電指令が発動された場合、蓄電池管理装置80は蓄電池70のスイッチングユニットに、電池パックと、双方向インバータ50につながるバスとを接続させるよう指示する。それとともに制御装置10に、双方向インバータ50にAC−DC変換させるよう指示する。放電指令が発動された場合、蓄電池管理装置80は当該スイッチングユニットに、電池パックと当該バスとを接続させるよう指示する。それとともに制御装置10に、双方向インバータ50にDC−AC変換させるよう指示する。
The storage
また蓄電池管理装置80は、蓄電池70から受信される監視データをもとに蓄電池70における短絡、過電流、過充電または過放電を検出すると、上述のスイッチングユニットの少なくとも一つのスイッチをオフするよう制御する。また蓄電池管理装置80は、制御装置10から過電流検出信号を受信した場合も、上述のスイッチングユニットの少なくとも一つをオフするよう制御する。
Further, when the storage
制御装置10および双方向インバータ50は双方向パワーコンディショナを構成する。双方向インバータ50は、商用電源20が通電中の場合は商用電源20の周波数に同期した周波数で動作し、商用電源20が停電中の場合は商用電源20の周波数と非同期の周波数で動作する。
The
制御装置10は、太陽電池60および/または蓄電池70から負荷40に給電する際、系統連系運転モードと自立運転モードのいずれかを選択する。系統連系運転モードは、太陽電池60および/または蓄電池70が商用電源20と電気的に接続し、双方向インバータ50が系統に商用電源20に同期した電流を流している運転状態をいう。この系統に流している電流は、商用電源20の周波数と同じ周波数で、規定値以上の高周波電流を含まない正弦波であり、力率が概略1(商用電源20の電圧と同じ位相)の電流である。
When power is supplied from the
自立運転モードは、太陽電池60および/または蓄電池70が商用電源20と電気的に切り離された状態で、双方向インバータ50が第1種負荷42に電力を供給している運転状態をいう。自立運転モードでは、双方向インバータ50自体が規定の電圧および周波数で規定値以上の歪みのない正弦波の電圧を発生させる。
The self-sustained operation mode refers to an operation state in which the
制御装置10は、太陽電池60および/または蓄電池70から負荷40に給電する際、商用電源20が停電していない場合は系統連系運転モードで運転し、商用電源20が停電している場合は自立運転モードで運転する。系統連系運転モードで運転する場合、制御装置10は第1スイッチSW1をオンに、第2スイッチSW2の接続先を上述の外部側端子に制御する。それとともに双方向インバータ50に、商用電源20と連系すべく商用電源20に同期した位相と周波数を設定する。自立運転モードで運転する場合、制御装置10は第1スイッチSW1をオフに、第2スイッチSW2の接続先を上述の内部側端子に制御する。それとともに双方向インバータ50に、商用電源20と独立した位相と周波数を設定する。
When power is supplied from the
入力装置92は操作スイッチ、操作ボタン、操作キーなどを備える。入力装置92はユーザ操作を受け付け、その操作に対応する指示信号を制御装置10または蓄電池管理装置80に送信する。表示装置94はLCD(Liquid Crystal Display)パネル、有機EL(Electro-Luminescence)などの表示パネルを備える。表示装置94は制御装置10または蓄電池管理装置80から提供される情報を表示する。なお入力装置92と表示装置94は一体型のタッチパネルディスプレイで構成されてもよい。
The
図2は、本発明の実施の形態に係る蓄電池管理装置80の構成を示す図である。蓄電池管理装置80は、操作受付部81、表示制御部82および制御部83を備える。制御部83は、充電制御部84および放電制御部85を含む。本実施の形態では蓄電池管理装置80による充放電制御に注目する。特に充電制御に注目する。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the storage
操作受付部81は、ユーザにより入力装置92に入力される各種の情報を受け付け、制御部83に出力する。本実施の形態ではピークシフト用のスケジュール運転に必要な情報を受け付ける。具体的には停電時確保蓄電容量、放電時間帯、放電量および充電時間帯を受け付ける。停電時確保蓄電容量は、商用電源20の停電に備えて蓄電池70に最低限確保すべき蓄電容量である。なお停電時確保蓄電容量は、ユーザ設定によらず、予め設定された固定値であってもよい。放電時間帯は、ピークシフトのために蓄電池70から電力を放電する時間帯である。放電量は当該放電時間帯に、蓄電池70からの放電を許可する放電量である。充電時間帯は蓄電池70に充電する時間帯である。
The
表示制御部82は、制御部83により生成される各種の情報を表示装置94に表示させる。本実施の形態ではユーザによる、スケジュール運転に必要な情報の入力をサポートする情報を表示させる。この情報の具体的は後述する。
The
充電制御部84は、蓄電量算出部841、充電電流算出部842、充電電流変更部843、充電時間算出部844、充電管理部845および充電終了判定部846を含む。これらの構成は、ハードウエア的には、任意のマイクロコンピュータ、メモリ、その他のLSIで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
The
蓄電量算出部841は、停電時確保蓄電容量と、放電時間帯に放電させる放電量の総量をもとに、充電時間帯に蓄電池70に充電させる蓄電量を算出する。その際、双方向インバータ50による変換ロスを考慮する。
The power storage
図3は、充電時間帯において蓄電池70に充電させる蓄電量を説明するための図である。商用電源20からの交流電力を蓄電池70に充電するため、双方向インバータ50は商用電源20からの交流電力を直流電力に変換する。この変換の際にAC/DC変換ロスが生じる。また、蓄電池70が放電する電力を負荷40に供給するため、双方向インバータ50は蓄電池70が放電する直流電力を交流電力に変換する。この変換の際にDC/AC変換ロスが生じる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the amount of power stored in the
停電時確保蓄電容量をPF、放電時間帯に蓄電池70から放電させる電力量であるピークシフト用蓄電容量をPS、AC/DC変換ロスの割合をRADとする。ここでAC/DC変換ロスRADは、蓄電池70が放電する直流電力を1としたときに変換される交流電力の大きさを表す。したがって、0<RAD≦1である。Assume that the storage capacity secured during a power failure is P F , the peak shift storage capacity that is the amount of power discharged from the
充電時間帯において蓄電池70に充電させる蓄電量Pmは、
Pm≦(PF+PS)/RAD ・・・式(1)
となる。等号成立の条件は、蓄電池70が空の状態から充電する場合である。The storage amount P m charged in the
P m ≦ (P F + P S ) / R AD (1)
It becomes. The condition for establishing the equal sign is when the
蓄電池70は、蓄電可能な電力の上限である最大許容蓄電容量PMが予め定まっている。したがって、蓄電量算出部841は式(1)を用いて算出した蓄電量Pmが最大許容蓄電容量PMを上回る場合、最大許容蓄電容量PMを蓄電量Pmとする。最大許容蓄電容量PMは蓄電池70の定格容量をもとに決定されてもよいし、許容最大電圧、充放電特性などを考慮して実験またはシミュレーションにより算出されてもよい。例えば最大許容蓄電容量PMは15kWhに設定される。その場合、停電時確保蓄電容量PFは5〜14kWhの範囲内の値に設定される。The
上述したように停電時確保蓄電容量PFは、商用電源20が停電したときに使用されるべき蓄電容量であるため、商用電源20が停電しない限り、蓄電池70は停電時確保蓄電容量PFを最低限蓄電している。したがって、充電時間帯に商用電源20から蓄電池70に実際に供給されるべき電力量P1は、
P1=PS/RAD ・・・式(2)
となる。Power failure secure storage capacity P F As described above, since the
P 1 = P S / R AD ··· formula (2)
It becomes.
また、蓄電池70から双方向インバータ50を介して負荷40に供給される電力量P2は、
P2=PS×RDA ・・・式(3)
となる。Further, the amount of power P 2 to be supplied to the
P 2 = P S × R DA ··· formula (3)
It becomes.
図4(a)−(b)は、蓄電池70の1日における蓄電容量の変動例を示す図である。図4(a)は、蓄電池70からピークシフトのための放電をさせず、双方向インバータ50を太陽電池用パワーコンディショナとして動作させた場合の、蓄電容量の変動例を示す。蓄電池70はピークシフトのための放電をしないため、図4(a)に示すように蓄電池70の蓄電容量は停電時確保蓄電容量PFのまま維持され、変動しない。FIGS. 4A to 4B are diagrams showing examples of changes in the storage capacity of the
図4(b)は、蓄電池70からピークシフトのための放電をさせた場合の、蓄電容量の変動例を示す。図4(b)において時刻T1は充電開始時刻であり、時刻T2は充電終了時刻であり、時刻T1から時刻T2までの期間が充電時間帯である。充電時間帯において蓄電池70の蓄電容量は停電時確保蓄電容量PFから増加し、時刻T2付近で最大許容蓄電容量PMに到達する。FIG. 4B shows a variation example of the storage capacity when the
時刻T3は放電開始時刻である。放電開始後、蓄電池70の蓄電容量は徐々に減少する。時刻T4から時刻T5までの期間は負荷40が電力を消費していない期間である。時刻T6において蓄電池70の蓄電容量は停電時確保蓄電容量PFまで減少する。放電中に蓄電池70の蓄電容量が停電時確保蓄電容量PFに到達した場合、放電制御部85は、設定された放電時間帯であっても蓄電池70からの放電を停止させる。Time T 3 is a discharge start time. After the start of discharge, the storage capacity of the
図2に戻る。充電管理部845は蓄電池70への充電を管理する。具体的には定電流充電(CC充電)で充電開始し、蓄電池70の電圧が上限電圧に達すると定電流充電から定電圧充電(CV充電)に切り替える。定電流充電のほうが定電圧充電より高速充電が可能であるが、充電終止電圧を超えて過充電してしまうことがある。そこで充電終止電圧より所定の値低い上限電圧を設定し、蓄電池70の電圧が上限電圧に到達すると、定電流充電から定電圧充電に切り替える。これにより、効率的で安全な充電が実現できる。
Returning to FIG. The
充電終了判定部846は、充電管理部845による管理にしたがい蓄電池70への充電が開始された後、蓄電池70の電圧が上限電圧以上かつ蓄電池70への充電電流が下限電流未満の状態になると、充電終了と判定する。上述したように蓄電池70の電圧が上限電圧に到達すると定電流充電から定電圧充電に切り替わるが、蓄電池70の蓄電量が満充電容量に近づいてくると充電電流が低下してくる。本実施の形態ではこの性質を利用して、充電終了タイミングを決定する。設計者は、蓄電池70の特性、当該上限電圧および最大許容蓄電容量PMをもとに、蓄電池70への充電を最大許容蓄電容量PMで停止させるための下限電流を実験またはシミュレーションにより求める。When the charging
充電電流算出部842は、蓄電量算出部841により算出された電力量と、受け付けた充電時間帯に基づく充電時間をもとに、定電流充電時の充電電流を算出する。当該充電時間には、充電時間帯として指定された時間をそのまま使用してもよいし、その時間から補充電時間(例えば30分)を引いた時間を使用してもよい。
The charging
まず充電電流算出部842は、蓄電池70に供給する単位時間あたりの充電量である充電レートRcを算出する。充電レートRCは以下の式(4)で求められる。
RC=P1/TC ・・・式(4)
P1は蓄電池70に供給されるべき電力量を示し、TCは充電時間を示す。First, the charging
R C = P 1 / T C (4)
P 1 represents the amount of power to be supplied to the
例えば電力量P1が10kWh、充電時間TCが5時間の場合、充電レートRCは2kWとなる。次に充電電流算出部842は、充電レートRCを双方向インバータ50の出力電圧で割って、充電電流を算出する。For example the amount of
充電電流変更部843は、充電電流算出部842により算出された充電電流と、上述の下限電流を比較する。当該充電電流が下限電流未満のとき、充電電流変更部843は当該充電電流を下限電流以上に変更する。以下、本実施の形態では説明を分かりやすくするため下限電流に変更する例を想定する。実際には充電電流の変動を考慮し、下限電流に一定のマージンを持たせた値に変更することが好ましい。
The charging current changing
充電時間算出部844は、充電電流変更部843により変更された充電電流で定電流充電する場合の充電時間を算出する。まず充電時間算出部844は、変更された充電電流に双方向インバータ50の出力電圧を掛けて充電レートRCを算出する。次に充電時間算出部844は、蓄電池70に供給されるべき電力量P1を、算出した充電レートRCで割って充電時間TCを算出する。The charging
図5(a)−(b)は、本発明の実施の形態に係る蓄電池管理装置80による充電制御時の充電電流と、蓄電池70の電圧の推移例を示す図である。図5(a)は、定電流充電時の充電電流が下限電流以上の例を示し、図5(b)は、定電流充電時の充電電流が下限電流未満の例を示す。
FIGS. 5A to 5B are diagrams showing transition examples of the charging current and the voltage of the
図5(a)に示す例では、蓄電池70の電圧が上限電圧に到達したとき、充電電流が下限電流以上であるため、定電流充電から定電圧充電に切り替わる。その後、充電電流が徐々に低下し、下限電流未満になると充電終了となる。図5(b)に示す例では、蓄電池70の電圧が上限電圧に到達したとき、充電電流が下限電流未満であるため、定電流充電から定電圧充電に切り替わらず、その時点で充電終了となる。図5(a)と図5(b)を比較すると、後者は前者より蓄電池70への充電量が少なくなることが分かる。
In the example illustrated in FIG. 5A, when the voltage of the
図6は、本発明の実施の形態に係る蓄電池管理装置80による充電制御を説明するためのフローチャートである。まず蓄電量算出部841は、蓄電池70に充電すべき電力量を算出する(S12)。なお上述した手法による算出に限らない。例えば蓄電池70からSOC(State of. Charge)を取得し、最大許容蓄電容量PMとの差分を算出して、充電すべき電力量を算出してもよい。またユーザ入力により直接、充電すべき電力量が設定されてもよい。FIG. 6 is a flowchart for illustrating charging control by storage
操作受付部81は入力装置92から、ユーザ入力された充電時間を受け付け、制御部83に渡す(S14)。充電電流算出部842は、充電すべき電力量および充電時間をもとに充電電流を算出する(S16)。
The
充電電流変更部843は、充電電流算出部842により算出された充電電流と、上述の下限電流を比較する(S18)。当該充電電流が下限電流未満の場合(S18のY)、充電電流変更部843は、当該充電電流を下限電流の値に変更する(S20)。充電時間算出部844は、充電すべき電力量および変更後の充電電流をもとに、変更すべき充電時間を算出する(S22)。なおこの処理は、変更後の充電時間を表示装置94に表示させない設定の場合、省略してもよい。ステップS18にて充電電流算出部842により算出された充電電流が下限電流以上の場合(S18のN)、ステップS20、ステップS22の処理をスキップする。
The charging current changing
充電管理部845は、決定された充電電流で蓄電池70への定電流充電を開始する(S24)。具体的には充電管理部845は双方向インバータ50に充電レートを設定し、双方向インバータ50は、設定される充電レートにしたがい、出力電流が当該充電電流を維持するよう制御する。
The
充電管理部845は、充電電流が下限電流以上であり、かつ蓄電池70の電圧が上限電圧以上である条件を満たすか否か判定する(S26)。当該条件が満たさない間(S26のN)、定電流充電を継続する。当該条件を満たすと(S26のY)、充電管理部845は、定電流充電から定電圧充電に切り替える(S28)。定電圧充電では充電管理部845は、蓄電池70から取得される電圧を参照して、その電圧が一定になるよう双方向インバータ50への電力指令を適応的に切り替える。充電管理部845は、通常、当該電力指令により双方向インバータ50に、出力電力を徐々に低下させるよう指示する。双方向インバータ50は、当該電力指令にしたがい、出力電力を徐々に低下させる。
The
充電終了判定部846は、充電電流が下限電流未満であり、かつ蓄電池70の電圧が上限電圧以上である条件を満たすか否か判定する(S30)。当該条件が満たさない間(S30のN)、定電圧充電を継続する。当該条件を満たすと(S30のY)、蓄電池70への充電制御が終了する。
The charge
次に本実施の形態に係る蓄電池管理装置80による充電制御の変形例1を説明する。変形例1では表示制御部82は、充電時間算出部844により算出された充電時間を表示装置94に表示させる。これにより、ユーザによる入力装置92への充電時間の再入力を促す。その再入力を促す際、表示制御部82は、算出された充電時間以下の充電時間を入力するよう、ユーザに促すメッセージを表示装置94に表示させてもよい。
Next,
図7は、変形例1に係る、蓄電池管理装置80による充電制御を説明するためのフローチャートである。図7のフローチャートは、図6のフローチャートにステップS23が追加されたものである。以下、図6のフローチャートとの相違点を説明する。表示制御部82は、ステップS22で算出された充電時間を表示装置94に表示させる(S23)。その後、ステップS14に遷移し、ユーザによる充電時間の再入力を受け付ける(S14)。その他の処理は、図6のフローチャートと同様であるため説明を省略する。
FIG. 7 is a flowchart for explaining charging control by the storage
図8は、変形例1に係る、充電時間算出部844により算出された充電時間以下の充電時間の再入力を促す画面の一例を示す。表示制御部82は、画面内に充電時間帯を入力するための入力欄921と、算出された充電時間以下の充電時間を入力するよう、ユーザに促すメッセージ922を表示させる。
FIG. 8 shows an example of a screen that prompts re-input of a charging time equal to or less than the charging time calculated by the charging
次に本実施の形態に係る蓄電池管理装置80による充電制御の変形例2を説明する。これまで、受け付けた充電時間をもとに充電電流を算出し、その充電電流と下限電流を比較することにより、受け付けた充電時間が長すぎないかを判定した。変形例2では受け付けた充電時間をあらかじめ設定された充電時間と比較することにより、受け付けた充電時間が長すぎないかを判定する。この設定された充電時間は、あらかじめ設定された蓄電池70に充電すべき電力量を、あらかじめ設定された充電電流で割ることにより算出される。この充電電流には、上述の下限電流または当該下限電流より大きい電流が設定される。充電制御部84は、操作受付部81により受け付けられた充電時間と、当該設定された充電時間とを比較し、前者が後者を超える場合、受け付けた充電時間を短くする。具体的には設定された充電時間に変更する。なお設定された充電時間より短い時間に変更してもよい。また変形例1と同様に、受け付けた充電時間が当該設定された充電時間を超える場合、表示制御部82は、当該設定された充電時間以下の充電時間の再入力を促す画面を表示させてもよい。
Next, modification 2 of the charge control by the storage
以上説明したように本発明の実施の形態によれば、充電すべき電力量および充電時間から算出される充電電流が下限電流未満の場合、充電電流を下限電流以上に変更することにより、蓄電池70への充電途中での充電停止を抑制できる。即ち、蓄電池70の電圧および充電電流を参照して、定電流充電から定電圧充電への切り替え、および充電終了判定を行う充電制御において、充電電流が下限電流を下回ることにより、定電圧充電への切り替えと判定すべき場合に充電終了と誤判定することを回避できる。したがって予定の充電量に到達する前に充電が終了してしまう事態を回避できる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, when the charging current calculated from the amount of power to be charged and the charging time is less than the lower limit current, the
また変形例1では、変更後の充電電流で充電する場合の充電時間を算出して表示装置94に表示させることにより、ユーザは変更後の充電時間を認識できる。またユーザは充電時間を再入力することもできる。
Moreover, in the
また変形例2では、受け付けた充電時間が設定された充電時間を超える場合、受け付けた充電時間を設定された充電時間に変更することにより、蓄電池70への充電途中での充電停止を抑制できる。
Moreover, in the modification 2, when the received charge time exceeds the set charge time, the charge stop in the middle of the charge to the
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. is there.
なお、本実施の形態に係る発明は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。 The invention according to the present embodiment may be specified by the items described below.
[項目1]
蓄電池への充電時間を受け付ける受付部と、
受け付けた充電時間と、あらかじめ設定された蓄電池に充電すべき電力量とあらかじめ設定された充電電流とをもとに算出した所定の充電時間を比較し、前記受け付けた充電時間が前記所定の充電時間を超える場合、前記受け付けた充電時間を短くする変更部と、
を備えることを特徴とする蓄電池管理装置。[Item 1]
A reception unit for accepting charging time for the storage battery;
The received charging time is compared with a predetermined charging time calculated based on a predetermined amount of power to be charged in a preset storage battery and a preset charging current, and the received charging time is the predetermined charging time. A change unit that shortens the accepted charging time,
A storage battery management device comprising:
[項目2]
前記変更部は、前記受け付けた充電時間と前記所定の充電時間を比較し、前記受け付けた充電時間が前記所定の充電時間を超える場合、前記受け付けた充電時間を前記所定の充電時間に変更することを特徴とする項目1に記載の蓄電池管理装置。[Item 2]
The changing unit compares the received charging time with the predetermined charging time, and changes the received charging time to the predetermined charging time when the received charging time exceeds the predetermined charging time. Item 4. The storage battery management device according to
[項目3]
蓄電池を充電する際、定電流充電で充電開始し、前記蓄電池の電圧が設定電圧に達すると定電流充電から定電圧充電に切り替える充電管理部と、
前記充電管理部による管理にしたがい充電が開始された後、前記蓄電池の電圧が前記設定電圧以上かつ前記蓄電池への充電電流が設定電流未満の状態になると、充電終了と判定する終了判定部と、
前記蓄電池への充電時間を受け付ける受付部と、
前記蓄電池に充電すべき電力量と、受け付けた充電時間をもとに定電流充電時の充電電流を算出する充電電流算出部と、
算出された充電電流と、前記設定電流を比較し、前記充電電流が前記設定電流未満のとき、前記充電電流を前記設定電流以上に変更する充電電流変更部と、
を備えることを特徴とする蓄電池管理装置。[Item 3]
When charging the storage battery, the charge management unit starts charging with constant current charging, and switches from constant current charging to constant voltage charging when the voltage of the storage battery reaches a set voltage;
After charging is started according to management by the charge management unit, when the voltage of the storage battery is equal to or higher than the set voltage and the charge current to the storage battery is less than the set current, an end determination unit that determines that charging is complete
A reception unit for receiving a charging time for the storage battery;
A charging current calculation unit for calculating a charging current during constant current charging based on the amount of power to be charged in the storage battery and the received charging time;
The calculated charging current is compared with the set current, and when the charging current is less than the set current, a charging current changing unit that changes the charging current to the set current or more;
A storage battery management device comprising:
[項目4]
変更された充電電流で定電流充電する場合の充電時間を算出する充電時間算出部と、
算出された充電時間を表示装置に表示させる表示制御部と、
をさらに備えることを特徴とする項目3に記載の蓄電池管理装置。[Item 4]
A charging time calculation unit for calculating a charging time in the case of constant current charging with the changed charging current;
A display control unit for displaying the calculated charging time on a display device;
The storage battery management device according to item 3, further comprising:
[項目5]
前記表示制御部は、前記充電時間算出部により算出された充電時間以下の充電時間を入力するよう、ユーザに促すメッセージを前記表示装置に表示させることを特徴とする項目4に記載の蓄電池管理装置。[Item 5]
5. The storage battery management device according to item 4, wherein the display control unit displays a message prompting the user to input a charging time equal to or less than the charging time calculated by the charging time calculation unit. .
100 配電システム、 10 制御装置、 20 商用電源、 30 分電盤、 40 負荷、 42 第1種負荷、 44 第2種負荷、 50 双方向インバータ、 60 太陽電池、 70 蓄電池、 80 蓄電池管理装置、 81 操作受付部、 82 表示制御部、 83 制御部、 84 充電制御部、 841 蓄電量算出部、 842 充電電流算出部、 843 充電電流変更部、 844 充電時間算出部、 845 充電管理部、 846 充電終了判定部、 85 放電制御部、 92 入力装置、 94 表示装置、 SW1 第1スイッチ、 SW2 第2スイッチ、 SW3 第3スイッチ。
DESCRIPTION OF
本発明は、太陽光発電と連携した大規模蓄電システムに利用できる。 The present invention can be used for a large-scale power storage system linked with solar power generation.
Claims (1)
定電流充電から定電圧充電に切り替える充電管理部と、
前記充電管理部による管理にしたがい充電が開始された後、前記蓄電池の電圧が前記設
定電圧以上かつ前記蓄電池への充電電流が設定電流未満の状態になると、充電終了と判定
する終了判定部と、
前記蓄電池への充電時間を受け付ける受付部と、
前記蓄電池に充電すべき電力量と、受け付けた充電時間をもとに定電流充電時の充電電
流を算出する充電電流算出部と、
算出された充電電流と、前記設定電流を比較し、前記充電電流が前記設定電流未満のと
き、前記充電電流を前記設定電流以上に変更する充電電流変更部と、
変更された充電電流で定電流充電する場合の充電時間を算出する充電時間算出部と、
算出された充電時間を表示装置に表示させる表示制御部と、
を備え、前記表示制御部は、前記充電時間算出部により算出された充電時間以下の充電
時間を入力するよう、ユーザに促すメッセージを前記表示装置に表示させることを特徴と
する蓄電池管理装置。
When charging the battery, start charging with constant current charging, and when the voltage of the storage battery reaches the set voltage
A charge management unit that switches from constant current charging to constant voltage charging;
After charging is started according to management by the charge management unit, the voltage of the storage battery is
It is determined that the charging is finished when the charging current to the storage battery is lower than the set current above the constant voltage.
An end determination unit to perform,
A reception unit for receiving a charging time for the storage battery;
Charging power for constant current charging based on the amount of power to be charged to the storage battery and the accepted charging time
A charging current calculation unit for calculating a current;
The calculated charging current is compared with the set current, and the charging current is less than the set current.
A charging current changing unit for changing the charging current to the set current or more;
A charging time calculation unit for calculating a charging time in the case of constant current charging with the changed charging current;
A display control unit for displaying the calculated charging time on a display device;
The display control unit causes the display device to display a message prompting the user to input a charging time equal to or less than the charging time calculated by the charging time calculation unit.
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