JP2012205384A - Storage battery assembly control system - Google Patents

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Yasuo Okuda
泰生 奥田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a storage battery assembly control system which appropriately performs processing for eliminating a voltage difference when a plurality of storage battery control units are connected in parallel.SOLUTION: In a storage battery assembly control system, five storage battery units 40 are connected in parallel to a charge/discharge main bus 28 of one power converter 26. Each of the storage battery units 40 includes four storage battery pack rows 44 and each storage battery pack row 44 is connected with the charge/discharge main bus 28 via a switch 56. A sub-controller 30 turns on a corresponding switch when a voltage difference between the storage battery pack rows 44 is a preliminarily set threshold voltage difference or less. A master controller 20 lowers the threshold voltage difference with increase in the number of storage battery pack rows 44 connected to the charge/discharge main bus 28.

Description

本発明は、蓄電池集合体制御システムに係り、特に、並列接続された蓄電池制御単位の
間の電圧差をなくす処理が行われる蓄電池集合体制御システムに関する。 The present invention relates to a storage battery assembly control system, and more particularly to a storage battery assembly control system in which processing for eliminating a voltage difference between storage battery control units connected in parallel is performed.

電力管理において、負荷の電力消費に合わせて、発電や送電を効率的に行うことが好ましい。負荷の電力消費が変動する場合、蓄電装置を用いて電力需給を平均化することができる。蓄電装置としては、リチウムイオン電池のような２次電池を用いることができるが、リチウムイオン電池等の２次電池は、単位セルと呼ばれる単位蓄電池の端子間電圧が１Ｖから４Ｖ程度で、その充放電電流容量も小さい。そこで、単位セルを複数個用いる組電池である蓄電池パックが用いられるが、負荷の電力消費によっては、その蓄電池パックの多数を直列接続あるいは並列接続して用いることが必要になる。   In power management, it is preferable to efficiently generate and transmit power according to the power consumption of the load. When the power consumption of the load fluctuates, the power supply and demand can be averaged using the power storage device. As a power storage device, a secondary battery such as a lithium ion battery can be used. However, a secondary battery such as a lithium ion battery has a voltage between terminals of a unit storage battery called a unit cell of about 1 V to 4 V, and is charged. The discharge current capacity is also small. Therefore, a storage battery pack that is an assembled battery using a plurality of unit cells is used. Depending on the power consumption of the load, it is necessary to use a large number of storage battery packs connected in series or in parallel.

ところで、蓄電池パックを互いに並列接続するときに、それぞれの蓄電池パックの電圧が異なっていると、電圧の高いほうから低い方へ電流が流れ、場合によっては過大な電流となることが生じる。   By the way, when the storage battery packs are connected in parallel to each other, if the voltages of the storage battery packs are different, a current flows from the higher voltage to the lower voltage, and in some cases, an excessive current may occur.

例えば、特許文献１は、電圧均等化回路に関して、従来の鉛蓄電池よりも内部インピーダンスが低いリチウムイオン電池等を直接並列接続すると、製造のばらつきに起因するインピーダンスや接触抵抗の僅かな違いによって、列電池の一方に過大電流が流れる可能性を指摘している。そこで、複数の二次電池が接続される列電池を並列に接続した電力貯蔵装置において、各列電池の列電池情報に基づいて電圧調整を行うか否かが判定され、電圧調整が必要であるとされると、電圧調整手段から電圧調整のためのオフセット指令が出力されて、列電池のそれぞれに接続される電力変換器による充放電制御が行われることが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses that when a lithium ion battery or the like having a lower internal impedance than a conventional lead storage battery is directly connected in parallel with respect to a voltage equalization circuit, a series of columns is caused by slight differences in impedance and contact resistance due to manufacturing variations. It points out the possibility of excessive current flowing through one of the batteries. Therefore, in a power storage device in which column batteries to which a plurality of secondary batteries are connected are connected in parallel, whether or not to perform voltage adjustment is determined based on column battery information of each column battery, and voltage adjustment is necessary. Then, it is disclosed that an offset command for voltage adjustment is output from the voltage adjusting means, and charge / discharge control is performed by a power converter connected to each of the column batteries.

特開２０１０−１４１９７０号公報JP 2010-141970 A

蓄電池を並列接続するときの電圧差を解消するには、電圧均等化回路を用いればよいが、システム構成が複雑になる。蓄電池集合体の場合には、最初に複数の蓄電池を組み合わせるときに電圧差が生じているが、一旦相互に接続されて集合体になると、充放電を行っても、蓄電池自体が故障しない限り、蓄電池の間の電圧差はほとんど生じない。したがって、蓄電池を組み合わせて接続する際に、複数の蓄電池の間で順次電圧均等化処理を行えばよい。   In order to eliminate the voltage difference when the storage batteries are connected in parallel, a voltage equalization circuit may be used, but the system configuration becomes complicated. In the case of a storage battery assembly, there is a voltage difference when combining a plurality of storage batteries for the first time, but once connected to each other to form an assembly, even if charging / discharging, the storage battery itself does not fail, There is almost no voltage difference between the storage batteries. Accordingly, when the storage batteries are connected in combination, voltage equalization processing may be performed sequentially between the plurality of storage batteries.

蓄電池を組み合わせるときに、複数の蓄電池を単純に並列接続すれば、それによって電圧の高い蓄電池と電圧の低い蓄電池との間で充放電電流が流れるので、電圧均等化が行われる。その場合に、あまり電圧差があるとその電圧差を補償するための充放電電流が過大になるので、別の手段を用いて、予めある程度電圧差を小さくし、その段階で、蓄電池相互を接続することが好ましい。   When the storage batteries are combined, if a plurality of storage batteries are simply connected in parallel, a charge / discharge current flows between the storage battery having a high voltage and the storage battery having a low voltage, so that voltage equalization is performed. In that case, if there is too much voltage difference, the charge / discharge current to compensate for the voltage difference becomes excessive, so use another means to reduce the voltage difference to some extent in advance and connect the storage batteries at that stage. It is preferable to do.

ところで、複数の蓄電池が並列配置されるときに上記の方法で電圧均等化を行うと、１つの蓄電池と１つの蓄電池との間で電圧差を補償するときと、多数の蓄電池と１つの蓄電池との間で電圧差を補償するのとで、充放電電流が異なってくる。その理由は、蓄電池の内部抵抗等のためである。このように、蓄電池の数に関わらず一律に電圧均等化処理を行うと不都合が生じる。例えば、蓄電池を相互接続する閾値電圧差を小さく設定すると、全ての蓄電池の電圧が揃うまで長時間を要することになってしまう。また、例えば、蓄電池を相互接続する閾値電圧を大きく設定すると、最後の方に接続される蓄電池に過大な電流が流れるおそれがある。   By the way, when voltage equalization is performed by the above method when a plurality of storage batteries are arranged in parallel, when a voltage difference is compensated between one storage battery and one storage battery, many storage batteries and one storage battery are used. Compensating for the voltage difference between the two causes the charge / discharge current to differ. The reason is because of the internal resistance of the storage battery. Thus, inconvenience arises when the voltage equalization process is performed uniformly regardless of the number of storage batteries. For example, if the threshold voltage difference for interconnecting the storage batteries is set small, it takes a long time until the voltages of all the storage batteries are equal. For example, if the threshold voltage for interconnecting the storage batteries is set large, an excessive current may flow through the storage battery connected to the end.

本発明の目的は、電圧均等化が行われる蓄電池の数を考慮して電圧均等化処理を適切に実行することができる蓄電池集合体制御システムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a storage battery assembly control system that can appropriately execute voltage equalization processing in consideration of the number of storage batteries on which voltage equalization is performed.

本発明に係る蓄電池集合体制御システムは、充放電メインバスに保護抵抗を介してそれぞれ並列接続されるとともに、充放電メインバスにスイッチを介してそれぞれ並列接続される複数の蓄電池制御単位と、複数の蓄電池制御単位のそれぞれの間の電圧差が予め定められた閾値電圧差以下となるときに、電圧の高い蓄電池制御単位から順に、該当するスイッチをオンするサブコントローラと、充放電メインバスに接続されている蓄電池制御単位の数を監視するマスタコントローラと、を備え、マスタコントローラは、充放電メインバスに接続される蓄電池制御単位の数が増加するに従って閾値電圧差を低下させることを特徴とする。   The storage battery assembly control system according to the present invention includes a plurality of storage battery control units that are connected in parallel to the charge / discharge main bus via a protective resistor and connected in parallel to the charge / discharge main bus via a switch, When the voltage difference between each of the storage battery control units is less than or equal to a predetermined threshold voltage difference, the sub-controller that turns on the corresponding switch in order from the higher voltage storage battery control unit and the charge / discharge main bus A master controller that monitors the number of storage battery control units that are connected, and the master controller reduces the threshold voltage difference as the number of storage battery control units connected to the charge / discharge main bus increases. .

上記構成によれば、蓄電池集合体制御システムは、充放電メインバスに保護抵抗を介してそれぞれ並列接続されるとともに、充放電メインバスにスイッチを介してそれぞれ並列接続される複数の蓄電池制御単位について、複数の蓄電池制御単位のそれぞれの間の電圧差が予め定められた閾値電圧差以下となるときに、電圧の高い蓄電池制御単位から順に、該当するスイッチをオンする。その際に、充放電メインバスに接続されている蓄電池制御単位の数を監視して、充放電メインバスに接続される蓄電池制御単位の数が増加するに従って閾値電圧差を低下させる。このようにすることで、新たにスイッチがオンされる蓄電池制御単位の数に関わらず、電圧均等化のための充放電電流を一定のものにすることができる。   According to the above configuration, the storage battery assembly control system is connected in parallel to the charge / discharge main bus via the protective resistor, and is connected to the charge / discharge main bus in parallel via the switch. When the voltage difference between each of the plurality of storage battery control units is equal to or less than a predetermined threshold voltage difference, the corresponding switch is turned on in order from the storage battery control unit with the highest voltage. At that time, the number of storage battery control units connected to the charge / discharge main bus is monitored, and the threshold voltage difference is lowered as the number of storage battery control units connected to the charge / discharge main bus increases. By doing in this way, the charging / discharging current for voltage equalization can be made constant regardless of the number of storage battery control units that are newly turned on.

本発明に係る実施の形態の蓄電池集合体制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the storage battery assembly control system of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態の蓄電池集合体制御システムにおける蓄電池ユニットの周辺構成を説明する図である。It is a figure explaining the periphery structure of the storage battery unit in the storage battery assembly control system of embodiment which concerns on this invention. 本発明の課題を説明する図の１つで、既にスイッチがオンされている蓄電池パック列が１つのときに新たに１つのスイッチがオンされるときの状況を説明する図である。It is one of the figures explaining the subject of this invention, and is a figure explaining the situation when one switch is newly turned on when the storage battery pack row | line | column already switched on is one. 図３の場合に、等価回路を用いて充放電電流の様子を説明する図である。In the case of FIG. 3, it is a figure explaining the mode of charging / discharging electric current using an equivalent circuit. 本発明の課題を説明する図の１つで、既にスイッチがオンされている蓄電池パック列が１９あるときに新たに１つのスイッチがオンされるときの状況を説明する図である。It is one of the figures explaining the subject of this invention, and is a figure explaining the situation when one switch is newly turned on when there are 19 storage battery pack rows with the switch already turned on. 図の場合に、等価回路を用いて充放電電流の様子を説明する図である。In the case of the figure, it is a figure explaining the mode of charging / discharging electric current using an equivalent circuit. 本発明に係る実施の形態の蓄電池集合体制御システムにおいて、スイッチがオンされる蓄電池制御単位の数とスイッチがオンされる閾値電圧差の関係を説明する図である。In the storage battery assembly control system according to the embodiment of the present invention, it is a diagram illustrating the relationship between the number of storage battery control units that are turned on and the threshold voltage difference that is turned on.

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、蓄電池としてリチウムイオン電池を説明するが、これ以外の２次電池であってもよい。例えばニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等であってもよい。蓄電池集合体とするのは、負荷の必要電力に対応するための電圧と電流とを得るためであるので、蓄電池集合体を構成する単位蓄電池の数、単位蓄電池を組み合わせた蓄電池パックの数、蓄電池パックを組み合わせた蓄電池ユニットの数等は、蓄電池集合体制御システムの仕様に応じ適宜なものとできる。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Below, although a lithium ion battery is demonstrated as a storage battery, secondary batteries other than this may be sufficient. For example, a nickel hydrogen battery, a nickel cadmium battery, or the like may be used. Since the storage battery assembly is for obtaining a voltage and a current to correspond to the required power of the load, the number of unit storage batteries constituting the storage battery assembly, the number of storage battery packs combining the unit storage batteries, and the storage battery The number of storage battery units combined with the pack may be appropriate according to the specifications of the storage battery assembly control system.

また、以下で、蓄電池集合体と接続される電力源として、太陽光発電電力と外部商用電力を説明するが、これ以外の電力源、例えば風力発電電力等であってもよい。また、以下で述べる抵抗値、電圧値等は、説明のための例示であり、蓄電池集合体制御システムの電力仕様等に応じ適宜変更が可能である。   Moreover, below, although solar power generation electric power and external commercial power are demonstrated as an electric power source connected with a storage battery aggregate | assembly, electric power sources other than this, for example, wind power generation electric power etc., may be sufficient. Moreover, the resistance value, the voltage value, and the like described below are examples for explanation, and can be appropriately changed according to the power specifications of the storage battery assembly control system.

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。   Below, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the description in the text, the symbols described before are used as necessary.

図１は、蓄電池集合体制御システム１０の構成を示す図である。蓄電池集合体制御システム１０は、複数の蓄電池を組み合わせた蓄電池集合体と、電力源と、負荷との間の電力管理を通して、蓄電池集合体の最適な充放電制御を行うシステムである。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a storage battery assembly control system 10. The storage battery assembly control system 10 is a system that performs optimal charge / discharge control of a storage battery assembly through power management between a storage battery assembly that combines a plurality of storage batteries, a power source, and a load.

電力源として、外部商用電源１２と、太陽光発電システム１４を含む。外部商用電源１２は、単相または三相の交流電力源であり、電力需給の変動に合わせて、水力発電、原子力発電、火力発電等の様々な発電方式で発電された電力を組み合わせて、外部の電力会社から供給される。太陽光発電システム１４は、例えば、数ＭＷの大規模なシステムである。負荷１６は、ここでは工場の負荷が図示されている。工場の負荷としては、機械設備の他、一般照明、一般空調、厨房器具、サーバやＰＣ等の事務機器、工場内空調等を含む。   An external commercial power supply 12 and a solar power generation system 14 are included as power sources. The external commercial power source 12 is a single-phase or three-phase AC power source, and is combined with power generated by various power generation methods such as hydropower generation, nuclear power generation, and thermal power generation in accordance with fluctuations in power supply and demand. Supplied by a power company. The solar power generation system 14 is a large-scale system of several MW, for example. Here, the load 16 is a factory load. Factory loads include general lighting, general air conditioning, kitchen appliances, office equipment such as servers and PCs, factory air conditioning, and the like in addition to mechanical equipment.

蓄電池集合体制御システム１０において、蓄電池集合体の最適な充放電制御を行うため、図示されていないシステムコントローラによって、電力源側の供給電力情報データと、負荷側の負荷電力情報データと、蓄電池集合体側の蓄電池電力情報データとに基づいて、これらの電力管理全体に対する１つの充放電制御指令である全体充放電制御指令が生成される。全体充放電制御指令は、例えば「ＸＸｋＷでＹＹ秒間充電すること」、「電圧がＺＺＶになるまでＸＸｋＷ充電すること」等の指令である。   In the storage battery assembly control system 10, in order to perform optimum charge / discharge control of the storage battery assembly, a power supply side supply power information data, a load side load power information data, and a storage battery assembly are controlled by a system controller (not shown). Based on the storage battery power information data on the body side, an overall charge / discharge control command which is one charge / discharge control command for the entire power management is generated. The overall charge / discharge control command is, for example, a command such as “Charge at XX kW for YY seconds”, “Charge at XX kW until the voltage reaches ZZV”, and the like.

マスタコントローラ２０は、図示されていないシステムコントローラから受け取った１つの全体充放電制御指令に基づいて、ＨＵＢ２２を介して、電力変換器管理部２４に集合体充放電制御指令を送信する機能を有する制御装置である。
電力変換器管理部２４は、８つの電力変換器２６の動作状態を管理する管理装置である。電力変換器２６は、外部商用電源１２の交流電力と蓄電池の直流電力との間の電力変換、あるいは太陽光発電システム１４の電圧と蓄電池の電圧との間の電圧変換、あるいは蓄電池の電圧と負荷１６の電圧との間の電圧変換を行う機能を有し、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ等のコンバータである。具体的には、実際に行われる変換の内容に応じて、用いられるコンバータの種類が選択される。 The master controller 20 has a function of transmitting an assembly charge / discharge control command to the power converter management unit 24 via the HUB 22 based on one overall charge / discharge control command received from a system controller (not shown). Device.
The power converter management unit 24 is a management device that manages the operating states of the eight power converters 26. The power converter 26 converts power between the AC power of the external commercial power supply 12 and the DC power of the storage battery, or converts the voltage between the voltage of the photovoltaic power generation system 14 and the voltage of the storage battery, or the voltage and load of the storage battery. The converter has a function of performing voltage conversion between 16 voltages, and is a converter such as a bidirectional AC / DC converter and a bidirectional DC / DC converter. Specifically, the type of converter to be used is selected according to the content of the conversion that is actually performed.

電力変換器管理部２４は、マスタコントローラ２０からの集合体充放電指令に合わせるように、蓄電池集合体の全体を８つに分けて、その８つのそれぞれに１つの電力変換器２６を割り当てて電力管理を行う管理装置である。図１では、蓄電池集合体の全体の内で、１つの電力変換器２６に接続される蓄電池集合体が図示されている。１つの電力変換器２６には、５つの蓄電池ユニット４０が接続される。   The power converter management unit 24 divides the entire storage battery assembly into eight so as to match the assembly charge / discharge command from the master controller 20, and assigns one power converter 26 to each of the eight and allocates power. It is a management device that performs management. In FIG. 1, the storage battery assembly connected to one power converter 26 is illustrated in the entire storage battery assembly. Five power storage units 40 are connected to one power converter 26.

１つの電力変換器２６について、この５つの蓄電池ユニット４０が接続されるが、この他に、各蓄電池ユニット４０ごとに、スイッチ基板５０とサブコントローラ３０が設けられる。そこで、１つの電力変換器２６について設けられる５つの蓄電池ユニット４０、５つのスイッチ基板５０、５つのサブコントローラ３０の集合体を、図１では便宜上まとめて、蓄電池ユニット群２９として示した。マスタコントローラ２０からの集合体充放電指令は、１つの電力変換器２６とそれに関係する蓄電池ユニット群２９に対する指令である。   The five storage battery units 40 are connected to one power converter 26. In addition, a switch board 50 and a sub-controller 30 are provided for each storage battery unit 40. Therefore, an assembly of five storage battery units 40, five switch boards 50, and five sub-controllers 30 provided for one power converter 26 is collectively shown as a storage battery unit group 29 in FIG. The assembly charge / discharge command from the master controller 20 is a command for one power converter 26 and the storage battery unit group 29 related thereto.

充放電メインバス２８は、１つの電力変換器２６と５つの蓄電池ユニット４０を接続する電力バスで、５つの蓄電池ユニット４０は、この充放電メインバス２８に互いに並列接続される。具体的には、各蓄電池ユニット４０は、スイッチ基板５０を介して充放電メインバス２８に接続される。ここで、スイッチ基板５０は、サブコントローラ３０によって制御される。このように、１つの蓄電池ユニット４０には、スイッチ基板５０とサブコントローラ３０が付属するので、これらは、１つのラックにまとめられる。   The charge / discharge main bus 28 is a power bus that connects one power converter 26 and five storage battery units 40, and the five storage battery units 40 are connected in parallel to the charge / discharge main bus 28. Specifically, each storage battery unit 40 is connected to the charge / discharge main bus 28 via the switch substrate 50. Here, the switch board 50 is controlled by the sub-controller 30. Thus, since the switch board 50 and the sub-controller 30 are attached to one storage battery unit 40, these are put together in one rack.

図２は、１つの蓄電池ユニット４０の周辺構成の詳細を説明する図である。なお、図１は、蓄電池集合体制御システム１０の全体構成を説明するために、蓄電池ユニット４０周辺構成をいくつか省略してある。   FIG. 2 is a diagram for explaining the details of the peripheral configuration of one storage battery unit 40. In FIG. 1, in order to explain the overall configuration of the storage battery assembly control system 10, some configurations around the storage battery unit 40 are omitted.

蓄電池ユニット４０は、予め定められた個数の蓄電池パック４２を直列接続した蓄電池パック列４４を、予め定めた列数で並列に接続して構成される。図１の例では、５つの蓄電池パック４２を直列接続して１つの蓄電池パック列４４を形成し、その蓄電池パック列４４を４列並列接続して、１つの蓄電池ユニット４０が構成される。すなわち、１つの蓄電池ユニット４０は、２０つの蓄電池パック４２から構成されることになる。なお、１つの蓄電池パック４２は、３００の単位蓄電池から構成される。各単位蓄電池は、端子電圧が１Ｖから４Ｖのリチウムイオン電池である。   The storage battery unit 40 is configured by connecting in parallel a predetermined number of storage battery pack rows 44 in which a predetermined number of storage battery packs 42 are connected in series. In the example of FIG. 1, five storage battery packs 42 are connected in series to form one storage battery pack row 44, and four storage battery pack rows 44 are connected in parallel to form one storage battery unit 40. That is, one storage battery unit 40 is composed of 20 storage battery packs 42. One storage battery pack 42 includes 300 unit storage batteries. Each unit storage battery is a lithium ion battery having a terminal voltage of 1V to 4V.

蓄電池パック列４４を構成する５つの蓄電池パック４２のそれぞれの端子間電圧はセル電圧として、図示されていない電圧検出器によって検出される。また、蓄電池パック４２の温度はパック温度として図示されていない温度検出器によって検出される。また、各蓄電池パック列４４に流れる電流はパック列電流として、図示されていない電流検出器によって検出される、これらのデータは、その蓄電池ユニット４０を管理するサブコントローラ３０に伝送される。   The voltage between the terminals of the five storage battery packs 42 constituting the storage battery pack array 44 is detected as a cell voltage by a voltage detector (not shown). Further, the temperature of the storage battery pack 42 is detected by a temperature detector (not shown) as the pack temperature. Further, the current flowing through each storage battery pack train 44 is detected as a pack train current by a current detector (not shown), and these data are transmitted to the sub-controller 30 that manages the storage battery unit 40.

スイッチ基板５０は、蓄電池ユニット４０と、充放電メインバス２８との間に配置される回路基板で、複数の保護抵抗５４、複数のスイッチ５６を含む。   The switch board 50 is a circuit board disposed between the storage battery unit 40 and the charge / discharge main bus 28, and includes a plurality of protective resistors 54 and a plurality of switches 56.

保護抵抗５４は、蓄電池ユニット４０において４つ並列接続される蓄電池パック列４４の間の電圧差を少なくするために設けられる抵抗素子である。なお、図１ではこの保護抵抗５４の図示を省略してある。保護抵抗５４は、４つの蓄電池パック列４４の間に電圧差があるときに、その電圧差に応じた電流が流れることで、各蓄電池パック列４４の間の電圧差を少なくするために、各蓄電池パック列４４の間に設けられる抵抗素子である。図２の例では、各蓄電池パック列４４の充放電端子とサブバス５２の間にそれぞれ直列に抵抗素子を配置し、これを保護抵抗５４としてある。この場合には、隣接する蓄電池パック列４４には、サブバス５２を介して２つの保護抵抗５４があることになる。   The protection resistor 54 is a resistance element provided to reduce a voltage difference between the four storage battery pack rows 44 connected in parallel in the storage battery unit 40. In FIG. 1, the protection resistor 54 is not shown. When there is a voltage difference between the four storage battery pack rows 44, the protective resistor 54 has a current according to the voltage difference, so that the voltage difference between the storage battery pack rows 44 is reduced. It is a resistance element provided between the storage battery pack rows 44. In the example of FIG. 2, a resistive element is arranged in series between the charge / discharge terminal of each storage battery pack row 44 and the subbus 52, and this is used as a protective resistor 54. In this case, the adjacent storage battery pack row 44 has two protective resistors 54 via the sub-bus 52.

スイッチ５６は、蓄電池パック列４４の間の電圧差が予め定めた閾値電圧差以下になったときに、その蓄電池パック列４４を充放電メインバス２８に接続するための素子である。スイッチ５６は、各蓄電池パック列４４の充放電端子と充放電メインバス２８との間にそれぞれ１ずつ設けられる。場合によっては、充電と放電とを区別して、１つの蓄電池パック列４４に対して２つずつスイッチを設けるものとしてもよい。ここでは上記の目標電圧差である。例えば、標準的な値として、閾値電圧差を±１Ｖとすることができる。   The switch 56 is an element for connecting the storage battery pack row 44 to the charge / discharge main bus 28 when the voltage difference between the storage battery pack rows 44 becomes equal to or less than a predetermined threshold voltage difference. One switch 56 is provided between the charge / discharge terminal of each storage battery pack row 44 and the charge / discharge main bus 28. In some cases, two switches may be provided for each storage battery pack row 44 by distinguishing between charging and discharging. Here, it is the target voltage difference. For example, as a standard value, the threshold voltage difference can be ± 1V.

このように、蓄電池ユニット４０においては、各蓄電池パック列４４を単位として、保護抵抗５４の機能を用いてそれぞれの蓄電池パック列４４の充放電端子の電圧を揃え、閾値電圧差に収まったところでその蓄電池パック列４４についてのスイッチ５６をオンする制御が行われる。この観点から、各蓄電池パック列４４を、蓄電池ユニット４０における蓄電池制御単位と呼ぶことができる。   Thus, in the storage battery unit 40, the voltage of the charge / discharge terminal of each storage battery pack row 44 is aligned using the function of the protective resistor 54 with each storage battery pack row 44 as a unit, and when it falls within the threshold voltage difference, Control to turn on the switch 56 for the storage battery pack row 44 is performed. From this viewpoint, each storage battery pack row 44 can be referred to as a storage battery control unit in the storage battery unit 40.

サブコントローラ３０は、蓄電池ユニット４０を構成する４つの蓄電池パック列４４のパック列電流データと、各蓄電池パック列４４を構成する５つの蓄電池パック４２のセル電圧とパック温度データを取得し、適当な伝送タイミングでマスタコントローラ２０に伝送する機能を有する。また、各蓄電池パック列４４を構成する５つの蓄電池パック４２のセル電圧から、各蓄電池パック列４４の電圧を算出して監視する機能を有する。   The sub-controller 30 acquires the pack row current data of the four storage battery pack rows 44 constituting the storage battery unit 40, and the cell voltage and pack temperature data of the five storage battery packs 42 constituting each of the storage battery pack rows 44. It has a function of transmitting to the master controller 20 at the transmission timing. Moreover, it has the function to calculate and monitor the voltage of each storage battery pack row | line | column 44 from the cell voltage of the five storage battery packs 42 which comprise each storage battery pack row | line 44. FIG.

サブコントローラ３０は、さらに、スイッチ５６の動作を制御する機能を有する。すなわち、上記のように、保護抵抗５４の作用によって、各蓄電池パック列４４の間の電圧差が少なくなって、予め定められた閾値電圧差以下となるときに、電圧の高い蓄電池パック列４４から順に、該当するスイッチ５６をオンさせる。閾値電圧差は、標準的な値として、上記のように、±１Ｖとすることができる。   The sub-controller 30 further has a function of controlling the operation of the switch 56. That is, as described above, when the voltage difference between the storage battery pack rows 44 is reduced by the action of the protective resistor 54 and becomes equal to or less than a predetermined threshold voltage difference, the high voltage storage battery pack row 44 In order, the corresponding switch 56 is turned on. As described above, the threshold voltage difference can be set to ± 1 V as a standard value.

サブコントローラ３０によるスイッチ５６のオンによって、該当する蓄電池パック列４４は、保護抵抗５４を介さずに、直接充放電メインバス２８に接続され、充放電メインバス２８の電圧に一気になる。つまり、その蓄電池パック列４４の充放電端子と、充放電メインバス２８との間の電圧差はなくなる。これによって、その蓄電池パック列４４は、充放電メインバス２８を介して、電力変換器２６の充放電に寄与することができるようになる。   When the switch 56 is turned on by the sub controller 30, the corresponding storage battery pack train 44 is directly connected to the charge / discharge main bus 28 without going through the protective resistor 54, and the voltage of the charge / discharge main bus 28 is suddenly reached. That is, the voltage difference between the charge / discharge terminal of the storage battery pack row 44 and the charge / discharge main bus 28 is eliminated. As a result, the storage battery pack row 44 can contribute to charging / discharging of the power converter 26 via the charging / discharging main bus 28.

図３から図６は、上記構成において、実際にスイッチ５６がオンしてゆく様子と、そのときに生じ得る課題を説明する図である。図３、図５は、図１における１つの蓄電池ユニット群２９を抜き出し、保護抵抗５４、サブバス５２等の図示を省略したものである。ここでは、２０個の各蓄電池パック列４４を区別するために、１から２０の数字を付してある。図４、図５は、それぞれ図３、図５に対応する等価回路で、蓄電池パック列４４の内部抵抗がｒとして示されている。   3 to 6 are diagrams for explaining how the switch 56 is actually turned on and problems that may occur at that time in the above configuration. 3 and 5 show one storage battery unit group 29 in FIG. 1 and omit illustration of the protective resistor 54, the sub-bus 52, and the like. Here, in order to distinguish the 20 storage battery pack rows 44, numbers 1 to 20 are given. 4 and 5 are equivalent circuits corresponding to FIGS. 3 and 5, respectively, and the internal resistance of the storage battery pack array 44 is indicated as r.

図３は、既にオンされているスイッチ５６が１つあるときに、次にもう１つのスイッチ５６がオンするときの様子を示す図である。ここでは、数字１を付した蓄電池パック列４４についてのスイッチ５６が既にオンされている状態で、数字２０を付した蓄電池パック列４４がちょうどオンしようとするときである。数字２から数字１９を付した蓄電池パック列４４のスイッチ５６は依然としてオフのままである。   FIG. 3 is a diagram showing a state in which when there is one switch 56 already turned on, the other switch 56 is turned on next. Here, it is a time when the storage battery pack row 44 attached with the numeral 20 is about to be turned on while the switch 56 for the storage battery pack row 44 attached with the numeral 1 is already turned on. The switch 56 of the storage battery pack row 44 with the numbers 2 to 19 is still off.

このときに、例えば、数字１を付した蓄電池パック列４４の電圧、すなわち充放電メインバス２８の電圧が、数字２０を付した蓄電池パック列４４の電圧より高いと、その電圧差を補償するように、数字１を付した蓄電池パック列４４から数字２０を付した蓄電池パック列４４に向かって電流が流れる。そのときの電流値Ｉは、図４の等価回路で説明できる。すなわち、電圧差をΔＶ、１つの蓄電池パック列４４の内部抵抗をｒとして、流れる電流ΔＩは、｛ΔＶ／（ｒ＋ｒ）｝＝（ΔＶ／２ｒ）である。   At this time, for example, if the voltage of the storage battery pack row 44 given the numeral 1, that is, the voltage of the charge / discharge main bus 28 is higher than the voltage of the storage battery pack row 44 marked with the number 20, the voltage difference is compensated. In addition, a current flows from the storage battery pack row 44 with the numeral 1 toward the storage battery pack row 44 with the numeral 20. The current value I at that time can be explained by the equivalent circuit of FIG. That is, assuming that the voltage difference is ΔV and the internal resistance of one storage battery pack row 44 is r, the flowing current ΔI is {ΔV / (r + r)} = (ΔV / 2r).

図５は、既にオンされているスイッチ５６が１９あるときに、残りの１つのスイッチ５６がオンするときの様子を示す図である。ここでは、数字１から数字１９を付した蓄電池パック列４４についてのスイッチ５６が既にオンされている状態で、数字２０を付した蓄電池パック列４４がちょうどオンしようとするときである。   FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which when there are 19 switches 56 that are already turned on, the remaining one switch 56 is turned on. Here, it is a time when the storage battery pack row 44 assigned the numeral 20 is about to be turned on in a state where the switch 56 for the storage battery pack row 44 assigned the numbers 1 to 19 is already turned on.

このときに、例えば、数字１から数字１９を付した蓄電池パック列４４の電圧、すなわち充放電メインバス２８の電圧が、数字２０を付した蓄電池パック列４４の電圧より高いと、その電圧差を補償するように、数字１から数字１９を付した１９の蓄電池パック列４４から数字２０を付した１つの蓄電池パック列４４に向かって電流が流れる。そのときの電流値Ｉは、図６の等価回路で説明できる。図４と同様に、電圧差をΔＶ、１つの蓄電池パック列４４の内部抵抗をｒとすると、流れる電流ΔＩは、［ΔＶ／｛（ｒ／１９）＋ｒ｝］＝｛ΔＶ／（２０／１９）ｒ｝である。   At this time, for example, if the voltage of the storage battery pack row 44 with numerals 1 to 19, that is, the voltage of the charge / discharge main bus 28 is higher than the voltage of the storage battery pack row 44 with numbers 20, the voltage difference is calculated. In order to compensate, a current flows from the 19 storage battery pack rows 44 denoted by numerals 1 to 19 toward one storage battery pack row 44 denoted by numerals 20. The current value I at that time can be explained by the equivalent circuit of FIG. As in FIG. 4, when the voltage difference is ΔV and the internal resistance of one battery pack row 44 is r, the flowing current ΔI is [ΔV / {(r / 19) + r}] = {ΔV / (20/19 ) R}.

図３、図５において、スイッチ５６がオンするときの閾値電圧差をいずれも同じとすると、上記でΔＶが同じであるので、図３と図５では、電圧均等化のために流れる充放電電流が（３８／２０）倍異なることになる。上記では、代表的な例を説明したが、オンしているスイッチ５６の数が増加するほど、電圧均等化のために流れる充放電電流が増加する。   3 and 5, if the threshold voltage difference when the switch 56 is turned on is the same, ΔV is the same as described above. Therefore, in FIGS. 3 and 5, the charge / discharge current that flows for voltage equalization is used. Will be (38/20) times different. Although a typical example has been described above, the charge / discharge current that flows for voltage equalization increases as the number of switches 56 that are turned on increases.

このように、スイッチ５６の数がオンする際に、既にオンしているスイッチ５６の数が増加すると、新たにオンするスイッチ５６に接続される蓄電池パック列４４に対する充放電電流ΔＩが増大する。その程度が大きくなると、発熱、回路不具合が生じ得る。これを防止するために、閾値電圧差ΔＶを小さく設定すると、電圧均等化に時間が掛かる。電圧均等化に時間が掛かると、電圧均等化が行われるまでその蓄電池パック列４４は充放電メインバス２８に直接的には接続されないので、電力源からの充電、負荷への放電に寄与できない。これらが、本発明の解決しようとする課題である。   In this way, when the number of switches 56 is turned on, if the number of switches 56 that are already turned on increases, the charge / discharge current ΔI for the storage battery pack array 44 connected to the switch 56 that is newly turned on increases. When the degree becomes large, heat generation and circuit failure may occur. In order to prevent this, if the threshold voltage difference ΔV is set small, voltage equalization takes time. If time is required for voltage equalization, the storage battery pack train 44 is not directly connected to the charge / discharge main bus 28 until voltage equalization is performed, and thus cannot contribute to charging from the power source and discharging to the load. These are the problems to be solved by the present invention.

そこで、マスタコントローラ２０は、充放電メインバス２８に接続される蓄電池パック列４４の数が増加するに従って、スイッチ５６をオンするための閾値電圧差を低下させる処理を行う。   Therefore, the master controller 20 performs a process of reducing the threshold voltage difference for turning on the switch 56 as the number of storage battery pack rows 44 connected to the charge / discharge main bus 28 increases.

図７は、そのような閾値電圧差（ΔＶ）thと、既にオンしているスイッチ５６の数ｎとの関係を示す１例である。この例は、図３、図５の場合と同様に、１つの蓄電池ユニット群２９について、充放電メインバス２８に接続されるスイッチ５６の総数を２０としたときのものである。こでは、ｎ＝１のときの（ΔＶ）thを規格化して１．０とおいたとき、ｎ＝２０のときの（ΔＶ）thが０．５となるようにして求めた閾値電圧差特性線が示されている。 FIG. 7 is an example showing the relationship between such a threshold voltage difference (ΔV) th and the number n of the switches 56 that are already turned on. In this example, as in the case of FIGS. 3 and 5, the total number of switches 56 connected to the charge / discharge main bus 28 is 20 for one storage battery unit group 29. Here, when (ΔV) th when n = 1 is normalized and set to 1.0, the threshold voltage difference characteristic line obtained so that (ΔV) th when n = 20 is 0.5 is obtained. It is shown.

マスタコントローラ２０は、図７のような閾値電圧差特性線を予め適当な記憶部に記憶し、各蓄電池ユニット群２９ごとに、既にオンしたスイッチ５６の数ｎを監視し、その数ｎに対応する閾値電圧差を読み出す。読み出された閾値電圧差は、それぞれの蓄電池ユニット群２９に所属する各サブコントローラ３０に伝送される。各サブコントローラ３０は、伝送された閾値電圧差の値を用いて、スイッチ５６をオンするか否かを判断する。   The master controller 20 stores a threshold voltage difference characteristic line as shown in FIG. 7 in an appropriate storage unit in advance, monitors the number n of the switches 56 that have already been turned on for each storage battery unit group 29, and corresponds to the number n. Read the threshold voltage difference. The read threshold voltage difference is transmitted to each sub-controller 30 belonging to each storage battery unit group 29. Each sub-controller 30 determines whether or not to turn on the switch 56 using the transmitted threshold voltage difference value.

このように、蓄電池集合体制御システム１０の稼動過程で、電圧均等化が行われる蓄電池パック列４４の数が時々刻々変化することに合わせて、閾値電圧差を動的に変化させることで、電圧均等化処理を適切に実行することができる。   Thus, in the operation process of the storage battery assembly control system 10, the threshold voltage difference is dynamically changed in accordance with the number of storage battery pack rows 44 for which voltage equalization is performed from time to time. The equalization process can be appropriately executed.

本発明に係る蓄電池集合体制御システムは、複数の蓄電池を並列接続する蓄電池集合体の充放電制御に利用できる。   The storage battery assembly control system according to the present invention can be used for charge / discharge control of a storage battery assembly in which a plurality of storage batteries are connected in parallel.

１０ 蓄電池集合体制御システム、１２ 外部商用電源、１４ 太陽光発電システム、１６ 負荷、２０ マスタコントローラ、２２ ＨＵＢ、２４ 電力変換器管理部、２６ 電力変換器、２８ 充放電メインバス、２９ 蓄電池ユニット群、３０ サブコントローラ、４０ 蓄電池ユニット、４２ 蓄電池パック、４４ 蓄電池パック列、５０ スイッチ基板、５２ サブバス、５４ 保護抵抗、５６ スイッチ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Storage battery assembly control system, 12 External commercial power supply, 14 Solar power generation system, 16 Load, 20 Master controller, 22 HUB, 24 Power converter management part, 26 Power converter, 28 Charging / discharging main bus, 29 Storage battery unit group , 30 Sub-controller, 40 Storage battery unit, 42 Storage battery pack, 44 Storage battery pack row, 50 Switch board, 52 Sub bus, 54 Protection resistance, 56 Switch.

Claims (2)

充放電メインバスに保護抵抗を介してそれぞれ並列接続されるとともに、前記充放電メインバスにスイッチを介してそれぞれ並列接続される複数の蓄電池制御単位と、
複数の蓄電池制御単位のそれぞれの間の電圧差が予め定められた閾値電圧差以下となるときに、電圧の高い前記蓄電池制御単位から順に、該当する前記スイッチをオンするサブコントローラと、
前記充放電メインバスに接続されている前記蓄電池制御単位の数を監視するマスタコントローラと、
を備え、
前記マスタコントローラは、
前記充放電メインバスに接続される前記蓄電池制御単位の数が増加するに従って前記閾値電圧差を低下させることを特徴とする蓄電池集合体制御システム。 A plurality of storage battery control units connected in parallel to the charge / discharge main bus via protective resistors, respectively, and connected in parallel to the charge / discharge main bus via switches,
When a voltage difference between each of the plurality of storage battery control units is equal to or less than a predetermined threshold voltage difference, a sub-controller that turns on the corresponding switch in order from the storage battery control unit having a higher voltage;
A master controller for monitoring the number of storage battery control units connected to the charge / discharge main bus;
With
The master controller is
The storage battery assembly control system, wherein the threshold voltage difference is reduced as the number of storage battery control units connected to the charge / discharge main bus increases. 請求項１に記載の蓄電池集合体制御システムにおいて、
前記複数の蓄電池制御単位のそれぞれは、複数の蓄電池パックを直列に接続した蓄電池パック列であることを特徴とする蓄電池集合体制御システム。 In the storage battery assembly control system according to claim 1,
Each of the plurality of storage battery control units is a storage battery pack array in which a plurality of storage battery packs are connected in series.
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