JP2007329019A - Battery system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery system in which a variation of an output current between parallel dischargers is prevented and a power supply is conducted by making an effective use of a battery capacity. <P>SOLUTION: In the battery system which is provided with a plurality of battery packs 1 made of a plurality of batteries and in which a power outputted by the battery pack 1 is supplied to a load 5 through a plurality of dischargers, a controlling part 8 calculates an average output current per one discharger 1 based on a total load current outputted by the system and the effective number of dischargers, and for dischargers 4 (a discharger B, a discharger C) of an upper limit value setting object, an upper limit value of the output current is set at the average output current. An output current control is not conducted at a current control disabled discharging unit 6 which is one of a plurality of the dischargers 4, and the current control disabled discharger 6 is composed of a plurality of dischargers (a discharger A1, a discharger A2) to form a redundant structure. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は電池システムに関し、特に、電池が出力する電力をコンバータを介して負荷へ供給する電池システムに関する。   The present invention relates to a battery system, and more particularly to a battery system that supplies electric power output from a battery to a load via a converter.

ニッケル水素蓄電池は、鉛蓄電池に比べてエネルギー密度が大きく、電池寿命の長さや環境負荷の少ないことが特長である。   Nickel metal hydride storage batteries have a higher energy density than lead storage batteries and are characterized by long battery life and low environmental impact.

ニッケル水素蓄電池は、例えば、単セルと呼ばれる１本（平均電圧１．２Ｖ、容量９５Ａｈ）を１０直列にしたものを１単位（以降１モジュールと称する）とし、４モジュールを直列接続したものを２つ並列接続して用いられる。   The nickel-metal hydride storage battery, for example, is a single cell (average voltage 1.2 V, capacity 95 Ah) 10 in series, one unit (hereinafter referred to as 1 module), 4 modules connected in series 2 Are used in parallel.

下記特許文献１、２、３には、複数の組電池と、充電制御手段と、放電制御手段とを備えた電池システムが記載され、特許文献１には、組電池の製造日付に基づいて組電池使用可能期間を算出して組電池交換日付を表示することが記載され、特許文献２には、組電池の放電容量試験を実行する電池監視手段を設けることが記載され、特許文献３には、前記電池監視手段が組電池の残存容量を算出し、その結果に基づいて当該組電池の補充電時期を決定することが記載されている。
特開２００４−１１９１１２号公報 特開２００４−１２０８５６号公報 特開２００４−１２０８５７号公報 The following Patent Documents 1, 2, and 3 describe a battery system including a plurality of assembled batteries, a charge control unit, and a discharge control unit. Patent Document 1 describes the assembly based on the manufacturing date of the assembled battery. It is described that the battery usable period is calculated and the assembled battery replacement date is displayed, and Patent Document 2 describes that a battery monitoring unit for performing a discharge capacity test of the assembled battery is provided, and Patent Document 3 describes It is described that the battery monitoring means calculates the remaining capacity of the assembled battery and determines the auxiliary charging time of the assembled battery based on the result.
JP 2004-119112 A JP 2004-120856 A JP 2004-120857 A

昨今の通信設備の電力需要増に対応するためには、電池系列を並列接続することにより大容量化を図るため、出力３０ｋＷｈのニッケル水素蓄電池システムが必要である。このようなシステムにおいては、例えば、定格１．２Ｖのセルを１０本直列し、これを１モジュールとしてさらに４モジュールを直列して、これを１系（下記組電池に相当）とし、６系を搭載する。さらに、間欠充電を行うための充電器、電池電圧を負荷の電圧許容範囲に収めるための放電器、および制御部を備える。図２に上記システムの構成図を示す。   In order to cope with the recent increase in power demand of communication facilities, a nickel-metal hydride storage battery system with an output of 30 kWh is required in order to increase the capacity by connecting battery series in parallel. In such a system, for example, 10 cells with a rating of 1.2 V are connected in series, this is taken as 1 module, and 4 modules are further connected in series, making this 1 system (corresponding to the following assembled battery), and 6 systems. Mount. Furthermore, a charger for performing intermittent charging, a discharger for keeping the battery voltage within the allowable voltage range of the load, and a control unit are provided. FIG. 2 shows a configuration diagram of the system.

図２において、複数の組電池１が、充電器３を介して整流器２の出力によって充電され、複数の放電器４を介して負荷５へ電力を供給するようになっている。複数の放電器４が、その出力点で電気的に接続される構成であり、放電器４および組電池１を増設することによってシステムの拡張が可能となる。   In FIG. 2, the plurality of assembled batteries 1 are charged by the output of the rectifier 2 through the charger 3, and supply power to the load 5 through the plurality of dischargers 4. A plurality of dischargers 4 are electrically connected at their output points, and the system can be expanded by adding more dischargers 4 and assembled batteries 1.

放電器４は、一定電圧の電力を出力するコンバータを具備する。コンバータ出力電圧である放電器出力電圧は、負荷５の入力電圧範囲に適合する電圧に設定する。電池電圧は、充放電の条件や、電池の残容量に応じて変化するため、放電器４は、昇圧または降圧動作を行い、出力電圧を一定に保持する。   The discharger 4 includes a converter that outputs electric power having a constant voltage. The discharger output voltage which is the converter output voltage is set to a voltage suitable for the input voltage range of the load 5. Since the battery voltage changes according to the charge / discharge conditions and the remaining capacity of the battery, the discharger 4 performs step-up or step-down operation to keep the output voltage constant.

さらに、上記の３０ｋＷｈシステムを実現させ、そのシステムを３架並列することで、１００ｋＷｈ級のシステムを実現させることができる。   Furthermore, a system of 100 kWh class can be realized by realizing the above-mentioned 30 kWh system and paralleling three such systems.

しかし、この３０ｋＷｈニッケル水素蓄電池システムでは、３台の放電器４の出力がそれぞれ電池架の出力端子に接続されているため、放電器４から電池架出力端子までの抵抗値が放電器４の搭載位置によって異なる。放電器搭載位置による抵抗値の差は、放電電流に偏りが生じるという問題を引き起こす。   However, in this 30 kWh nickel-metal hydride storage battery system, since the outputs of the three dischargers 4 are connected to the output terminals of the battery racks, the resistance value from the discharger 4 to the battery rack output terminals is mounted on the discharger 4. It depends on the position. The difference in resistance value depending on the discharger mounting position causes a problem that the discharge current is biased.

３台の放電器４について、放電器出力から並列接続点までの配線抵抗が大きい順に、放電器Ａ、放電器Ｂ、放電器Ｃとする。３台の放電器４の出力電圧を５０Ｖとし、放電器Ａから電池架出力端子までの配線抵抗をｒ１、放電器Ａの出力電流をＩ１とし、放電器Ｂから電池架出力端子までの配線抵抗をｒ２、放電器Ｂの出力電流をＩ２とし、放電器Ｃから電池架出力端子までの配線抵抗をｒ３、放電器Ｃの出力電流をＩ３としたとき、放電器Ａから電池架出力端子までの電圧降下はｒ１Ｉ１であり、放電器Ｂから電池架出力端子までの電圧降下はｒ２Ｉ２であり、放電器Ｃから電池架出力端子までの電圧降下はｒ３Ｉ３である。 The three dischargers 4 are designated as a discharger A, a discharger B, and a discharger C in descending order of wiring resistance from the discharger output to the parallel connection point. The output voltage of the three dischargers 4 is 50 V, the wiring resistance from the discharger A to the battery rack output terminal is r 1 , the output current of the discharger A is I 1, and from the discharger B to the battery rack output terminal When the wiring resistance is r 2 , the output current of the discharger B is I 2 , the wiring resistance from the discharger C to the battery rack output terminal is r 3 , and the output current of the discharger C is I 3 , the discharger A The voltage drop from the battery rack output terminal is r 1 I 1 , the voltage drop from the discharger B to the battery rack output terminal is r 2 I 2 , and the voltage drop from the discharger C to the battery rack output terminal is r 3 I 3

電池架出力端子での電位は共通であり、３台の放電器出力電圧は同一の５０Ｖであるから、各放電器から電池架出力端子までの電圧降下は等しくなり、式（１）が成立する。   Since the potential at the battery rack output terminal is the same, and the three discharger output voltages are the same 50 V, the voltage drop from each discharger to the battery rack output terminal is equal, and the formula (1) is established. .

ｒ１Ｉ１＝ｒ２Ｉ２＝ｒ３Ｉ３ （１）
いま、各放電器から電池架出力端子までの配線抵抗について、式（２）および式（３）の関係があるとき、
ｒ１＝１．８ｒ３ （２）
ｒ２＝１．２ｒ３ （３）
式（１）は式（４）で表される。 r 1 I 1 = r 2 I 2 = r 3 I 3 (1)
Now, regarding the wiring resistance from each discharger to the battery rack output terminal, when there is a relationship of Equation (2) and Equation (3),
r 1 = 1.8r 3 (2)
r 2 = 1.2r 3 (3)
Formula (1) is represented by Formula (4).

１．８Ｉ１＝１．２Ｉ２＝Ｉ３ （４）
よって、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の比は、式（５）で表される。 1.8I 1 = 1.2 I 2 = I 3 (4)
Therefore, the ratio of I 1 , I 2 , and I 3 is expressed by Formula (5).

Ｉ１：Ｉ２：Ｉ３＝１：１．５：１．８ （５）
つまり、放電器Ａの出力電流に比べて、放電器Ｂの出力電流は１．５倍、放電器Ｃの出力電流は１．８倍となる。放電中、式（５）の比により放電器間の放電電流に偏りが生じるため、電流が集中する放電器Ｃに接続される電池系列は他の電池系列よりも容量低下が早く、先に放電終止電圧に達して放電器Ｃから切り離される。放電器Ｃが切り離された後、残りの放電器Ａ、Ｂでは急激に負荷が増加し、放電器の出力容量を超えて放電器が停止するため、結果として電池に蓄積された放電可能なエネルギーの一部を残したまま負荷への給電が停止し、停電時に負荷へ給電できる時間が短くなり、余分に蓄電池を増設する必要性が生じ、設置スペースやシステム構築にかかる費用を増大させる問題が生じる。 I 1 : I 2 : I 3 = 1: 1.5: 1.8 (5)
That is, compared with the output current of the discharger A, the output current of the discharger B is 1.5 times and the output current of the discharger C is 1.8 times. During discharge, the discharge current between the dischargers is biased due to the ratio of formula (5), so the battery series connected to the discharger C where the current concentrates has a faster capacity drop than the other battery series, and discharges first. It reaches the end voltage and is disconnected from the discharger C. After the discharger C is disconnected, the remaining dischargers A and B suddenly increase in load, and the discharger stops after exceeding the output capacity of the discharger. As a result, the dischargeable energy stored in the battery The power supply to the load stops while leaving a part of the power supply, the time that can be supplied to the load at the time of a power failure is shortened, the need to add an extra storage battery, and the problem of increasing the installation space and the cost of system construction Arise.

上記の３０ｋＷｈシステムを３架並列とすることで構成される１００ｋＷｈ級システムでは、３架の電池架の設置位置により、架の並列接続点までの配線抵抗が異なるため、前記の問題はさらに深刻になる。   In the 100 kWh class system configured by placing the 30 kWh system in parallel in 3 racks, the wiring resistance to the parallel connection point of the rack varies depending on the installation position of the 3 battery racks. Become.

解決法としては、各放電器の出力電流に上限値を設定し、上限値を超える電流を出力したときに放電器出力電圧を急激に低下させる垂下制御を行うことにより、各放電器の出力電流を均等にする方法がある。しかし、各放電器に上限電流が設定されると、負荷の電力需要の増加時や放電器故障の発生時に垂下制御が実行され、負荷電圧の急激な低下により負荷装置が停止するため、問題の解決にはならない。   The solution is to set an upper limit value for the output current of each discharger and perform drooping control that drastically lowers the discharger output voltage when a current exceeding the upper limit value is output. There is a way to make them even. However, when an upper limit current is set for each discharger, drooping control is performed when the load power demand increases or when a discharger failure occurs, and the load device stops due to a sudden drop in load voltage. It will not be a solution.

なお、前記の並列接続点までの配線抵抗に差があり、その結果として、電池の余力を残したままシステムの放電が停止するという問題は、ニッケル水素蓄電池システムの場合に限らず、リチウムイオン電池などの二次電池を組み合わせてなる組電池を複数個有し、前記組電池が出力する電力を複数のコンバータを介して負荷に供給する二次電池システム、さらには、一次電池を含めて、複数の電池を組合わせてなる複数の組電池が出力する電力を複数のコンバータを介して負荷に供給する電池システムにおいても生じる問題である。   In addition, there is a difference in the wiring resistance to the parallel connection point, and as a result, the problem that the discharge of the system stops while leaving the remaining capacity of the battery is not limited to the case of the nickel metal hydride storage battery system, but a lithium ion battery A secondary battery system including a plurality of assembled batteries formed by combining secondary batteries, and the like, supplying a power output from the assembled battery to a load via a plurality of converters, and further including a primary battery. This problem also arises in a battery system that supplies power output from a plurality of assembled batteries formed by combining these batteries to a load via a plurality of converters.

本発明は前記の、並列接続点までの配線抵抗に差があり、その結果として、電池の余力を残したままシステムの放電が停止するという問題に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、並列放電器間の出力電流のばらつきを回避し、電池の能力を有効活用しながら電力供給をする電池システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problem that there is a difference in wiring resistance to the parallel connection point, and as a result, the discharge of the system stops while leaving the remaining capacity of the battery. The problem to be solved is to provide a battery system that supplies power while avoiding variations in output current between parallel dischargers and effectively utilizing the capacity of the battery.

前記課題を解決するために、本発明においては、請求項１に記載のように、
複数の電池を組み合わせてなる複数の組電池と、並列接続され前記組電池が出力する電力をコンバータを介して負荷に供給する複数の放電器とを有する電池システムにおいて、該電池システムが出力する電流と前記放電器が出力する電流とを監視し、前記放電器の出力電流値を制御する制御部を具備し、前記制御部は、１台以上の前記放電器に対して、複数の前記放電器の出力電流の平均値を該放電器の出力電流値の上限とする出力電流制御を行うことを特徴とする電池システムを構成する。 In order to solve the above problem, in the present invention, as described in claim 1,
In a battery system having a plurality of assembled batteries formed by combining a plurality of batteries and a plurality of dischargers that are connected in parallel and supply the power output from the assembled batteries to a load via a converter, the current output by the battery system And a current output from the discharger, and a control unit that controls an output current value of the discharger, wherein the control unit includes a plurality of the dischargers for one or more of the dischargers. The battery system is characterized in that the output current control is performed with the average value of the output current of the discharger as the upper limit of the output current value of the discharger.

また、本発明においては、請求項２に記載のように、
複数の電池を組み合わせてなる複数の組電池と、並列接続され前記組電池が出力する電力をコンバータを介して負荷に供給する複数の放電器とを有する電池システムにおいて、並列接続された複数の前記組電池の出力を１台の前記放電器への入力とし、さらに複数の前記放電器を並列接続して前記負荷へ直流電力を供給する構成を有し、該電池システムが出力する電流と前記放電器が出力する電流とを監視し、前記放電器の出力電流値を制御する制御部を具備し、前記制御部は、１台以上の前記放電器を対象として、出力電流値が複数の前記放電器の出力電流の平均値より大きい該放電器に対して、前記平均値を出力電流値の上限とする出力電流制御を行うことを特徴とする電池システムを構成する。 In the present invention, as described in claim 2,
In a battery system having a plurality of assembled batteries formed by combining a plurality of batteries and a plurality of dischargers that are connected in parallel and supply power output from the assembled batteries to a load via a converter, the plurality of the batteries connected in parallel An output of the assembled battery is used as an input to one of the dischargers, and a plurality of the dischargers are connected in parallel to supply DC power to the load. The current output from the battery system and the discharge A controller that monitors the current output from the electric device and controls the output current value of the discharger, the control unit targeting one or more of the dischargers, the output current value being a plurality of the discharge current values. A battery system is configured to perform output current control with the average value being an upper limit of the output current value for the discharger that is larger than the average value of the output current of the electric device.

また、本発明においては、請求項３に記載のように、
請求項１または２記載の電池システムにおいて、１台の前記放電器に対して前記出力電流制御を行わないことを特徴とする電池システムを構成する。 In the present invention, as described in claim 3,
3. The battery system according to claim 1 or 2, wherein the output current control is not performed for one of the dischargers.

また、本発明においては、請求項４に記載のように、
請求項３記載の電池システムにおいて、前記放電器から複数の前記放電器の出力が並列接続される接続点までの配線抵抗が最も大きい前記放電器を前記出力電流制御を行わない放電器とすることを特徴とする電池システムを構成する。 In the present invention, as described in claim 4,
4. The battery system according to claim 3, wherein the discharger having the largest wiring resistance from the discharger to a connection point where outputs of the plurality of dischargers are connected in parallel is a discharger that does not perform the output current control. The battery system characterized by the above is configured.

また、本発明においては、請求項５に記載のように、
請求項１または２記載の電池システムにおいて、複数台の前記放電器に対して前記出力電流制御を行わないことを特徴とする電池システムを構成する。 In the present invention, as described in claim 5,
3. The battery system according to claim 1, wherein the output current control is not performed for a plurality of the dischargers.

また、本発明においては、請求項６に記載のように、
請求項５記載の電池システムにおいて、前記放電器から複数の前記放電器の出力が並列接続される接続点までの配線抵抗が大きい順に、前記出力電流制御を行わない複数台の放電器を選定することを特徴とする電池システムを構成する。 In the present invention, as described in claim 6,
6. The battery system according to claim 5, wherein a plurality of dischargers not performing the output current control are selected in descending order of wiring resistance from the discharger to a connection point where outputs of the plurality of dischargers are connected in parallel. The battery system characterized by this is configured.

また、本発明においては、請求項７に記載のように、
請求項３、４、５または６記載の電池システムにおいて、前記出力電流制御を行わない放電器の少なくとも１台が、複数台の放電器によって構成されていることを特徴とする電池システムを構成する。 In the present invention, as described in claim 7,
7. The battery system according to claim 3, wherein at least one of the dischargers that do not perform the output current control includes a plurality of dischargers. .

また、本発明においては、請求項８に記載のように、
請求項１ないし７のいずれかに記載の電池システムにおいて、前記組電池は二次電池であることを特徴とする電池システムを構成する。 In the present invention, as described in claim 8,
8. The battery system according to claim 1, wherein the assembled battery is a secondary battery.

また、本発明においては、請求項９に記載のように、
請求項８記載の電池システムにおいて、前記二次電池はニッケル水素蓄電池であることを特徴とする電池システムを構成する。 In the present invention, as described in claim 9,
9. The battery system according to claim 8, wherein the secondary battery is a nickel metal hydride storage battery.

本発明の実施によって、放電器出力電流のばらつきが抑制されるため、特定の放電器に電流が集中することがなくなり、その結果として、並列放電器間の出力電流のばらつきを回避し、電池の能力を有効活用しながら電力供給をする電池システムを提供することが可能となる。   By implementing the present invention, variation in discharger output current is suppressed, so that current does not concentrate on a specific discharger. As a result, variation in output current between parallel dischargers is avoided, and It is possible to provide a battery system that supplies power while effectively utilizing the capacity.

それぞれの組電池が同一仕様で放電前に満充電されていれば、各組電池は残容量が同じ状態のまま残容量が減少し、全ての組電池が同時に放電終止電圧に達して放電が停止するため、組電池に蓄積された放電可能なエネルギーは全て負荷へ供給される。   If each assembled battery is fully charged with the same specifications before discharging, the remaining capacity of each assembled battery will remain the same, and the remaining capacity will decrease. Therefore, all the dischargeable energy stored in the assembled battery is supplied to the load.

また、複数の放電器のうち少なくとも１台では出力電流制限を行わないため、負荷の電力需要が増加したときも、出力電流制限を行わない放電器の出力が増加するため、負荷電圧の低下は起こらない。   In addition, since at least one of the plurality of dischargers does not limit the output current, when the load power demand increases, the output of the discharger that does not limit the output current increases. Does not happen.

出力電流制限を行わない放電器を、複数台の放電器によって構成して冗長構成とし、複数台の放電器のうちの１台が故障した場合でも、システムの出力電力が負荷の所要電力を下回ることがないようにすることができる。   A discharger that does not limit the output current is made up of a plurality of dischargers to provide a redundant configuration. Even when one of the plurality of dischargers fails, the output power of the system is lower than the required power of the load. You can prevent it from happening.

本発明に係る電池システムにおける放電器制御は、システムが出力する全負荷電流と、有効な放電器台数から放電器１台あたりの平均出力電流を計算し、平均値より出力電流の高い放電器に対して、出力電流の上限値を平均出力電流に設定する。さらに、複数の放電器のうち、１台以上では、前記出力電流の上限値設定を無効とする。   The discharger control in the battery system according to the present invention calculates the average output current per discharger from the total load current output by the system and the number of effective dischargers, and the discharger has a higher output current than the average value. On the other hand, the upper limit value of the output current is set to the average output current. Further, in one or more of the plurality of dischargers, the upper limit value setting of the output current is invalidated.

以下に、本発明の実施の形態について、電池がニッケル水素蓄電池である場合を例として説明するが、本発明はこれらに限られるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described by way of example in which the battery is a nickel hydride storage battery, but the present invention is not limited to these.

図１は、本発明の実施の形態例を説明する図である。図１において、複数のニッケル水素蓄電池を組み合わせてなる複数の組電池１が、充電器３を介して整流器２の出力によって充電され、２台の放電器４（放電器Ｂ、放電器Ｃ）または１台の電流制限無効放電器６（放電器４でもある放電器Ａ）を介して負荷５へ電力を供給するようになっている。   FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a plurality of assembled batteries 1 formed by combining a plurality of nickel metal hydride storage batteries are charged by the output of a rectifier 2 via a charger 3, and two dischargers 4 (discharger B, discharger C) or Electric power is supplied to the load 5 through one current limiting invalid discharger 6 (discharger A which is also the discharger 4).

電流制限無効放電器６（放電器Ａ）は、冗長構成とするため、同じ放電器を２器並列（放電器Ａ１、放電器Ａ２）としたものを１台と呼ぶ。   Since the current limiting invalid discharger 6 (discharger A) has a redundant configuration, two units having the same discharger in parallel (discharger A1 and discharger A2) are referred to as one unit.

各放電器４は、その入力に組電池１を２系列ずつ持ち、３台の放電器４の出力が電気的に接続され、負荷５へ電力を供給する構成となっている。   Each discharger 4 has two battery packs 1 at its input, and the outputs of the three dischargers 4 are electrically connected to supply power to the load 5.

直列抵抗７の両端の電位差から各放電器の出力電流を算出することができ、システムが出力する全負荷電流（これも直列抵抗７の両端の電位差から算出することができる）と、各放電器が出力する電流とを計測することができる。   The output current of each discharger can be calculated from the potential difference between both ends of the series resistor 7, the total load current output from the system (this can also be calculated from the potential difference between both ends of the series resistor 7), and each discharger. Can be measured.

制御部８は、電流計測値および各放電器の動作状態を監視し、放電器４に対して上限電流を設定する信号を発出する。電流制限無効放電器６（放電器Ａ）は、上限出力電流の制御は行わず、放電器の最大容量まで放電電流を出力することが可能である。電流制限無効放電器６（放電器Ａ）には、放電器から３台の放電器出力が電気的に接続される点までの配線抵抗が最も大きい放電器を選定する。   The control unit 8 monitors the current measurement value and the operating state of each discharger, and issues a signal for setting an upper limit current to the discharger 4. The current limiting invalid discharger 6 (discharger A) does not control the upper limit output current and can output the discharge current up to the maximum capacity of the discharger. As the current limiting invalid discharger 6 (discharger A), a discharger having the largest wiring resistance from the discharger to the point where the three discharger outputs are electrically connected is selected.

電流制限無効放電器６を含めて放電器４は、一定電圧を出力するコンバータを介して組電池１からの電力を負荷５に供給する。放電器出力電圧は、負荷５の入力電圧範囲に適合する電圧を設定する。電池電圧は、充放電の条件や、電池の残容量に応じて変化するため、放電器４は、昇圧または降圧動作を行い、出力電圧を一定に保持する。   The discharger 4 including the current limiting invalid discharger 6 supplies power from the assembled battery 1 to the load 5 through a converter that outputs a constant voltage. The discharger output voltage is set to a voltage that matches the input voltage range of the load 5. Since the battery voltage changes according to the charge / discharge conditions and the remaining capacity of the battery, the discharger 4 performs step-up or step-down operation to keep the output voltage constant.

整流器２の動作が停止し、組電池１から放電器４を介して負荷５へ放電するとき、放電器４の電流を制限して各放電器４の出力電流を揃える。放電時、各放電器４が出力する電流を合計し、全負荷電流を求める。全負荷電流を有効な放電器台数（３台）で割ることにより放電器平均出力電流を求める。２台の放電器４（放電器Ｂ、放電器Ｃ）について、出力電流が放電器平均出力電流よりも大きいとき、放電器４は上限電流を放電器平均出力電流に設定される。上限電流が設定された放電器４は、上限電流を越えて電流が流れると急激に出力電圧が低下する垂下制御を行うようになる。電流制限無効放電器６（放電器Ａ）は、放電器平均出力電流の値に関係なく、上限電流の設定を行わない。   When the operation of the rectifier 2 is stopped and discharging from the assembled battery 1 to the load 5 through the discharger 4, the current of the discharger 4 is limited and the output current of each discharger 4 is made uniform. At the time of discharging, the currents output by the respective dischargers 4 are summed to obtain the full load current. The average output current of the discharger is obtained by dividing the total load current by the number of effective dischargers (three). When the output current is larger than the discharger average output current for the two dischargers 4 (discharger B, discharger C), the discharger 4 sets the upper limit current to the discharger average output current. The discharger 4 in which the upper limit current is set performs a drooping control in which the output voltage is suddenly lowered when a current flows exceeding the upper limit current. The current limit invalid discharger 6 (discharger A) does not set the upper limit current regardless of the value of the discharger average output current.

例えば、放電器Ａ、放電器Ｂ、放電器Ｃの順に並列接続点までの配線抵抗が小さくなり、電池システムが５０Ｖ１８０Ａの電力を負荷５へ供給している場合について説明する。   For example, the case where the wiring resistance to the parallel connection point decreases in the order of the discharger A, the discharger B, and the discharger C and the battery system supplies power of 50V180A to the load 5 will be described.

整流器２の動作の停止により、放電器４からの放電を開始し、前記の出力電流制御を行うとき、制御部８は直列抵抗７による電流計測と有効放電器台数の計算から、放電器平均出力電流を６０Ａ／１台（１８０Ａ÷３台）とする。並列接続点までの配線抵抗の差により、上記配線抵抗が最も小さい放電器Ｃの出力電流は、放電器平均出力電流（６０Ａ）より大きくなるから、放電器Ｃは制御部８による上限電流設定により、出力電流の最大値が６０Ａに設定され、上限電流以上の出力では出力電圧が急激に低下するため、放電器平均出力電流（６０Ａ）を超える電流は他の２台の放電器４（放電器Ａ、放電器Ｂ）へ分配される。   When the discharge from the discharger 4 is started by stopping the operation of the rectifier 2 and the output current control is performed, the control unit 8 calculates the average output of the discharger from the current measurement by the series resistor 7 and the calculation of the number of effective dischargers. The current is 60 A / 1 unit (180 A ÷ 3 units). Since the output current of the discharger C having the smallest wiring resistance is larger than the average output current of the discharger (60 A) due to the difference in wiring resistance to the parallel connection point, the discharger C is set by the upper limit current setting by the control unit 8. Since the maximum value of the output current is set to 60A and the output voltage drops sharply at the output exceeding the upper limit current, the current exceeding the discharger average output current (60A) is the other two dischargers 4 (dischargers). A, distributed to the discharger B).

放電器Ｃが出力電流制限された後、放電器Ａより放電器Ｂの方が並列接続点までの配線抵抗が小さいため、放電器Ｂの出力電流は放電器平均出力電流（６０Ａ）より大きくなり、放電器Ｂにおいても上限電流が放電器平均出力電流（６０Ａ）に設定され、上限電流を超える電流が放電器Ａへ分配される。   After the discharge current of the discharge device C is limited, the discharge current of the discharge device B is smaller than the average output current (60 A) of the discharge device because the wiring resistance of the discharge device B to the parallel connection point is smaller than that of the discharge device A. Also in the discharger B, the upper limit current is set to the discharger average output current (60 A), and the current exceeding the upper limit current is distributed to the discharger A.

このように、放電器Ｂ、Ｃに流れる電流は等しくなり、電流集中が回避される。   Thus, the currents flowing through the dischargers B and C are equal, and current concentration is avoided.

負荷５の需要増により、負荷電流が２１０Ａとなるとき、直後は電流が制限されている放電器Ｂ、放電器Ｃでは出力電流が増加せず、出力電流制限をしていない放電器Ａの出力電流が増加して９０Ａとなることで、負荷５へ安定した電力供給を継続する。その後、全負荷電流の増加により、制御部８は放電器平均出力電流を増加して７０Ａとし、放電器Ｂと放電器Ｃの上限電流は新たに設定された放電器平均出力電流（７０Ａ）に変更され、再び放電器Ｂ、Ｃに流れる電流は等しくなる。   When the load current becomes 210 A due to an increase in demand for the load 5, the output current of the discharger B and the discharger C in which the current is limited is not increased immediately after that, and the output of the discharger A that is not limited in output current As the current increases to 90 A, stable power supply to the load 5 is continued. Thereafter, as the total load current increases, the control unit 8 increases the discharger average output current to 70 A, and the upper limit currents of the dischargers B and C are set to the newly set discharger average output current (70 A). The current flowing in the dischargers B and C becomes equal again.

次に、負荷電流が減少して１８０Ａとなるとき、放電器平均出力電流が減少して放電器Ｂ、放電器Ｃに対して上限電流が６０Ａに再設定され、放電器Ｂ、Ｃの出力電流が６０Ａとなる。   Next, when the load current decreases to 180 A, the discharger average output current decreases, the upper limit current is reset to 60 A for the dischargers B and C, and the output currents of the dischargers B and C Becomes 60A.

この後、放電器Ｂが故障して停止するとき、直後は電流が制限されている放電器Ｃでは出力電流は増加せず、出力電流制限をしていない放電器Ａの出力電流が増加して１２０Ａとなることで、負荷５へ安定した電力供給を継続する。その後、制御部８は有効な放電器台数の減少を検知し、放電器平均出力電流を増加して９０Ａとし、放電器Ｃの上限電流は新たに設定された放電器平均出力電流（９０Ａ）に変更され、放電器Ａと放電器Ｃに流れる電流は等しくなる。   After this, when the discharger B fails and stops, the output current does not increase immediately after the discharger C whose current is limited, and the output current of the discharger A that does not limit the output current increases. By becoming 120 A, stable power supply to the load 5 is continued. Thereafter, the control unit 8 detects a decrease in the number of effective dischargers, increases the discharger average output current to 90 A, and the upper limit current of the discharger C is set to the newly set discharger average output current (90 A). As a result, the currents flowing in the discharger A and the discharger C become equal.

また、放電器Ａは冗長構成（２器並列）としているため、放電器Ａの１器が故障して停止しても、負荷５へ安定した電力供給を継続することができる。   Further, since the discharger A has a redundant configuration (two devices in parallel), stable power supply to the load 5 can be continued even if one of the dischargers A fails and stops.

なお、電流制限無効放電器の台数は複数であってもよい。その場合に、その複数台の電流制限無効放電器を、放電器から複数の放電器の出力が並列接続される接続点までの配線抵抗が大きい順に選定するとよい。このような選定によって、各放電器への電流分配が、より均一となりやすくなる。   The number of current limiting invalid dischargers may be plural. In that case, the plurality of current limiting invalid dischargers may be selected in descending order of wiring resistance from the discharger to the connection point where the outputs of the plurality of dischargers are connected in parallel. Such selection facilitates more uniform current distribution to each discharger.

本発明に係る電池システムの特徴は、制御部が全負荷電流と有効放電器台数から放電器平均出力電流を求め、その平均出力電流を上限とする放電器の出力電流制御の方法として、例えば、放電器出力電流の上限値を放電器平均出力電流値に設定する信号を出力電流制御対象となっている放電器へ送信し、複数の放電器のうち１台以上で電流出力の上限設定を無効とし、さらに上限電流設定が無効である放電器を冗長構成とすることである。   A feature of the battery system according to the present invention is that the control unit obtains the average output current of the discharger from the total load current and the number of effective dischargers, and as an output current control method of the discharger whose upper limit is the average output current, for example, A signal to set the upper limit value of the discharger output current to the average output current value of the discharger is sent to the discharger that is the target of output current control, and the upper limit setting of the current output is invalidated by one or more of the multiple dischargers In addition, a discharger whose upper limit current setting is invalid is made redundant.

この特徴によって、各放電器の出力電流が等しくなり、放電器を複数台並列構成する電池システムにおける前記の問題点、すなわち、並列接続点までの配線抵抗に差があり、その結果として、電池の余力を残したままシステムの放電が停止するという問題点が解消され、さらに負荷増や故障に際しても給電の安定性が維持される電池システムが実現する。   Due to this feature, the output current of each discharger becomes equal, and there is a difference in the above-mentioned problem in the battery system in which a plurality of dischargers are configured in parallel, that is, the wiring resistance to the parallel connection point. The problem that the discharge of the system stops with the remaining power remaining is solved, and further, a battery system is realized in which the stability of power supply is maintained even when the load increases or fails.

以上、本発明の実施の形態について、電池がニッケル水素蓄電池である場合を例として、説明したが、本発明はこれに限られるものではない。   As described above, the embodiment of the present invention has been described by taking the case where the battery is a nickel metal hydride storage battery as an example, but the present invention is not limited to this.

以下に、本発明によって生じる効果について説明する。   Below, the effect produced by this invention is demonstrated.

（１）放電器出力点で並列構成するシステムでは、複数の放電器の間に並列接続点までの配線抵抗に差があるため、配線抵抗の小さい放電器へ電流が集中し、電流集中した放電器に接続される組電池が先に容量低下により放電終止となり、放電終了時は他の電池系列が余力を残すことになる。   (1) In a system that is configured in parallel at the discharger output point, there is a difference in the wiring resistance between the multiple dischargers to the parallel connection point. The assembled battery connected to the electric appliance is first discharged due to a decrease in capacity, and other battery series will have spare capacity at the end of discharge.

本発明により、放電器を並列構成するとき、出力電流制御対象の放電器の出力電流が等しくなるため、電池系列に電流が等しく分担される。電池の能力を余すことなく有効に引き出し、かつ並列構成によりシステム容量を増やすことが可能となる。   According to the present invention, when the discharge devices are configured in parallel, the output currents of the discharge devices to be controlled by the output current are equal, so that the currents are equally distributed to the battery series. It is possible to effectively draw out the capacity of the battery without increasing the capacity, and to increase the system capacity by the parallel configuration.

（２）放電器出力に上限電流を設定するだけでは、負荷の電力需要の増加時や放電器故障の発生時に垂下制御が実行され、負荷電圧の急激な低下により負荷装置が停止するため、問題の解決にはならない。   (2) If the upper limit current is set for the discharger output, drooping control is executed when the load power demand increases or when a discharger failure occurs, and the load device stops due to a sudden drop in load voltage. It will not be a solution.

本発明により、放電器出力電流を制限しない放電器を残し、さらに出力電流制限をしない放電器を冗長構成とするため、負荷増や故障に際しても安定した電力供給が継続され、かつ放電器間の電流ばらつきが解消される。   According to the present invention, the discharger that does not limit the output current of the discharger is left, and the discharger that does not limit the output current has a redundant configuration. Current variation is eliminated.

本発明の実施の形態例を説明する図である。It is a figure explaining the example of embodiment of this invention. 複数の組電池と複数の放電器とを用いる電池システムの構成図である。It is a block diagram of the battery system using a some assembled battery and a some discharger.

符号の説明Explanation of symbols

１：組電池、２：整流器、３：充電器、４：放電器、５：負荷、６：電流制限無効放電器、７：直列抵抗、８：制御部。 1: assembled battery, 2: rectifier, 3: charger, 4: discharger, 5: load, 6: current limiting invalid discharger, 7: series resistance, 8: control unit.

Claims (9)

複数の電池を組み合わせてなる複数の組電池と、並列接続され前記組電池が出力する電力をコンバータを介して負荷に供給する複数の放電器とを有する電池システムにおいて、
該電池システムが出力する電流と前記放電器が出力する電流とを監視し、前記放電器の出力電流値を制御する制御部を具備し、
前記制御部は、１台以上の前記放電器に対して、複数の前記放電器の出力電流の平均値を該放電器の出力電流値の上限とする出力電流制御を行うことを特徴とする電池システム。 In a battery system having a plurality of assembled batteries formed by combining a plurality of batteries, and a plurality of dischargers that are connected in parallel and supply power output from the assembled batteries to a load via a converter,
A controller that monitors the current output from the battery system and the current output from the discharger, and controls the output current value of the discharger;
The control unit performs output current control with respect to one or more of the dischargers, using an average value of output currents of the plurality of dischargers as an upper limit of an output current value of the dischargers. system. 複数の電池を組み合わせてなる複数の組電池と、並列接続され前記組電池が出力する電力をコンバータを介して負荷に供給する複数の放電器とを有する電池システムにおいて、
並列接続された複数の前記組電池の出力を１台の前記放電器への入力とし、さらに複数の前記放電器を並列接続して前記負荷へ直流電力を供給する構成を有し、
該電池システムが出力する電流と前記放電器が出力する電流とを監視し、前記放電器の出力電流値を制御する制御部を具備し、
前記制御部は、１台以上の前記放電器を対象として、出力電流値が複数の前記放電器の出力電流の平均値より大きい該放電器に対して、前記平均値を出力電流値の上限とする出力電流制御を行うことを特徴とする電池システム。 In a battery system having a plurality of assembled batteries formed by combining a plurality of batteries, and a plurality of dischargers that are connected in parallel and supply power output from the assembled batteries to a load via a converter,
The output of a plurality of the assembled batteries connected in parallel is input to one of the dischargers, and further, a plurality of the dischargers are connected in parallel to supply DC power to the load,
A controller that monitors the current output from the battery system and the current output from the discharger, and controls the output current value of the discharger;
The control unit targets one or more of the dischargers, and outputs the average value as an upper limit of the output current value for the discharger whose output current value is larger than the average value of the output currents of the plurality of dischargers. A battery system characterized by performing output current control. 請求項１または２記載の電池システムにおいて、
１台の前記放電器に対して前記出力電流制御を行わないことを特徴とする電池システム。 The battery system according to claim 1 or 2,
The battery system is characterized in that the output current control is not performed for one discharger. 請求項３記載の電池システムにおいて、
前記放電器から複数の前記放電器の出力が並列接続される接続点までの配線抵抗が最も大きい前記放電器を前記出力電流制御を行わない放電器とすることを特徴とする電池システム。 The battery system according to claim 3, wherein
The battery system, wherein the discharger having the largest wiring resistance from the discharger to a connection point where outputs of the plurality of dischargers are connected in parallel is a discharger that does not perform the output current control. 請求項１または２記載の電池システムにおいて、
複数台の前記放電器に対して前記出力電流制御を行わないことを特徴とする電池システム。 The battery system according to claim 1 or 2,
The battery system, wherein the output current control is not performed for a plurality of the dischargers. 請求項５記載の電池システムにおいて、
前記放電器から複数の前記放電器の出力が並列接続される接続点までの配線抵抗が大きい順に、前記出力電流制御を行わない複数台の放電器を選定することを特徴とする電池システム。 The battery system according to claim 5, wherein
A battery system, wherein a plurality of dischargers that do not perform the output current control are selected in descending order of wiring resistance from the discharger to a connection point where outputs of the plurality of dischargers are connected in parallel. 請求項３、４、５または６記載の電池システムにおいて、
前記出力電流制御を行わない放電器の少なくとも１台が、複数台の放電器によって構成されていることを特徴とする電池システム。 The battery system according to claim 3, 4, 5 or 6,
The battery system according to claim 1, wherein at least one of the dischargers that do not perform the output current control includes a plurality of dischargers. 請求項１ないし７のいずれかに記載の電池システムにおいて、
前記組電池は二次電池であることを特徴とする電池システム。 The battery system according to any one of claims 1 to 7,
The battery system, wherein the assembled battery is a secondary battery. 請求項８記載の電池システムにおいて、
前記二次電池はニッケル水素蓄電池であることを特徴とする電池システム。 The battery system according to claim 8, wherein
The secondary battery is a nickel metal hydride storage battery.
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