JP6442949B2

JP6442949B2 - Power storage system

Info

Publication number: JP6442949B2
Application number: JP2014192443A
Authority: JP
Inventors: 哲男秋田; 綾井　直樹; 直樹綾井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2018-12-26
Anticipated expiration: 2034-09-22
Also published as: JP2016063717A

Description

本発明は、二次電池を集積した組電池を複数組備え、これらの組電池の充電／放電を司る蓄電システムに関する。 The present invention relates to a power storage system that includes a plurality of sets of assembled batteries in which secondary batteries are integrated and controls charge / discharge of these assembled batteries.

図１０は、例えば電気自動車等の電気推進車両に搭載される、従来の蓄電システムの一例を示す単線接続図である（例えば、特許文献１参照。）。図において、ＤＣバス１には、電力変換装置２が接続されている。複数組（ここでは３組）の組電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、電力変換装置２に対して並列に接続されている。組電池Ｂ１〜Ｂ３の各々は、二次電池であるセルＣを集積して構成されており、内蔵するセルバランス回路Ｃｂにより、直列体を構成する複数のセルＣについて各セルの電圧が均等になるよう、調整されている。 FIG. 10 is a single-line connection diagram illustrating an example of a conventional power storage system mounted on an electric propulsion vehicle such as an electric vehicle (see, for example, Patent Document 1). In the figure, a power converter 2 is connected to the DC bus 1. A plurality of sets (here, 3 sets) of assembled batteries B 1, B 2, B 3 are connected in parallel to the power converter 2. Each of the assembled batteries B <b> 1 to B <b> 3 is configured by integrating cells C as secondary batteries, and the voltage of each cell is equalized for a plurality of cells C constituting a series body by the built-in cell balance circuit Cb. It has been adjusted to be.

組電池Ｂ１〜Ｂ３とシステム制御装置３とは、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）通信により、互いに通信可能である。電力変換装置２は双方向に動作することができ、ＤＣバス１の電圧に基づいて各組電池Ｂ１〜Ｂ３を充電するほか、各組電池Ｂ１〜Ｂ３の放電による電力をＤＣバス１に送り込むことができる。 The assembled batteries B1 to B3 and the system control device 3 can communicate with each other by, for example, CAN (Controller Area Network) communication. The power conversion device 2 can operate in both directions, charging each assembled battery B1 to B3 based on the voltage of the DC bus 1, and sending power from the discharging of each assembled battery B1 to B3 to the DC bus 1. Can do.

特開２０１０−４５９２３号公報JP 2010-45923 A

しかしながら、上記のような従来の蓄電システムでは、セルバランスをとる動作を定期的に行っていても、時間の経過とともに、組電池ごとに内部抵抗が異なってきて、均等に電流が流れなくなる。その結果、複数組の組電池Ｂ１〜Ｂ３間で、充電率（残量）のばらつきが生じる。
また、電力変換装置２は、複数組の組電池Ｂ１〜Ｂ３を束ねるため、大容量である。一般に大容量になるほど内部の部品の種類が少なくなり、部品選定の困難性がある。 However, in the conventional power storage system as described above, even when the cell balancing operation is performed periodically, the internal resistance differs for each assembled battery as time passes, and current does not flow evenly. As a result, the charging rate (remaining amount) varies among the plurality of sets of assembled batteries B1 to B3.
Moreover, since the power converter device 2 bundles multiple sets of assembled batteries B1-B3, it is large capacity. In general, the larger the capacity, the fewer the types of internal parts, and the more difficult it is to select parts.

かかる従来に問題点に鑑み、本発明は、複数組の組電池間での充電率のばらつきを抑制するとともに、電力変換装置の部品選定の困難性も解消することを目的とする。 In view of the problems in the related art, an object of the present invention is to suppress variations in charging rate among a plurality of sets of assembled batteries and to eliminate difficulty in selecting components of a power converter.

本発明の蓄電システムは、複数組の、充電可能な組電池と、前記複数組の組電池に共通のＤＣバスと、前記ＤＣバスと前記複数組の組電池との間にそれぞれ設けられた双方向性の電力変換装置とを備え、
前記電力変換装置の各々は、ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記組電池側での電圧及び電流、並びに、前記ＤＣバス側での電圧及び電流を検知する測定部と、他の電力変換装置との間で相互に通信を行うための通信部と、接続されている組電池の電流及び充電率の情報を前記測定部から取得し、かつ、前記通信部を介して全ての組電池についての情報を共有し、全ての組電池の充電率を揃えるように充放電を制御する制御部と、を備えている。 The power storage system of the present invention includes a plurality of sets of rechargeable assembled batteries, a DC bus common to the plurality of sets of assembled batteries, and both provided between the DC bus and the plurality of sets of assembled batteries. A directional power converter,
Each of the power conversion devices includes a DC / DC converter, a voltage and a current on the assembled battery side, a measurement unit that detects a voltage and a current on the DC bus side, and another power conversion device. To acquire information on the current and charging rate of the connected assembled battery from the measurement unit, and share information about all the assembled batteries via the communication unit. And a control unit that controls charging / discharging so that the charging rates of all the assembled batteries are uniform.

本発明は、複数組の組電池間での充電率のばらつきを抑制するとともに、電力変換装置の部品選定の困難性も解消する。 The present invention suppresses the variation in the charging rate among a plurality of sets of assembled batteries, and also eliminates the difficulty in selecting components for the power converter.

本発明の一実施形態に係る蓄電システムの単線接続図である。It is a single line connection diagram of the electrical storage system concerning one embodiment of the present invention. 電力変換装置の内部構成を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the internal structure of a power converter device. 蓄電システムにおける充電時の電流の流れを示す単線接続図である。It is a single line connection figure which shows the flow of the electric current at the time of charge in an electrical storage system. 充電時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of charge. 蓄電システムにおける放電時の電流の流れを示す単線接続図である。It is a single line connection figure which shows the flow of the electric current at the time of discharge in an electrical storage system. 放電時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of discharge. ＤＣ電源から逆阻止用の整流器を介して負荷に電力を供給する給電設備に蓄電システムを設けた接続図の例である。It is the example of the connection diagram which provided the electrical storage system in the electric power feeding equipment which supplies electric power to load via the rectifier for reverse prevention from DC power supply. 商用系統から整流器を介して蓄電システムに接続し、さらにインバータを介して交流の負荷に接続する接続図の例であるIt is an example of a connection diagram for connecting to a power storage system from a commercial system via a rectifier and further connecting to an AC load via an inverter. 商用系統からＡＣ／ＤＣコンバータを介して蓄電システムに接続する接続図の例である。It is an example of the connection diagram connected to an electrical storage system via an AC / DC converter from a commercial system. 従来の蓄電システムの一例を示す単線接続図である。It is a single line connection figure which shows an example of the conventional electrical storage system.

［実施形態の要旨］
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
（１）この蓄電システムは、複数組の、充電可能な組電池と、前記複数組の組電池に共通のＤＣバスと、前記ＤＣバスと前記複数組の組電池との間にそれぞれ設けられた双方向性の電力変換装置とを備え、
前記電力変換装置の各々は、ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記組電池側での電圧及び電流、並びに、前記ＤＣバス側での電圧及び電流を検知する測定部と、他の電力変換装置との間で相互に通信を行うための通信部と、接続されている組電池の電流及び充電率の情報を前記測定部から取得し、かつ、前記通信部を介して全ての組電池についての情報を共有し、全ての組電池の充電率を揃えるように充放電を制御する制御部と、を備えている。 [Summary of Embodiment]
The gist of the embodiment of the present invention includes at least the following.
(1) The power storage system is provided between a plurality of sets of rechargeable assembled batteries, a DC bus common to the plurality of assembled batteries, and the DC bus and the plurality of assembled batteries. With a bidirectional power converter,
Each of the power conversion devices includes a DC / DC converter, a voltage and a current on the assembled battery side, a measurement unit that detects a voltage and a current on the DC bus side, and another power conversion device. To acquire information on the current and charging rate of the connected assembled battery from the measurement unit, and share information about all the assembled batteries via the communication unit. And a control unit that controls charging / discharging so that the charging rates of all the assembled batteries are uniform.

上記のように構成された蓄電システムでは、組電池ごとに電力変換装置が設けられ、個別の充放電制御が可能である。各電力変換装置は、通信部により相互に通信が可能であり、それぞれの組電池の充電率（残量）を検知して情報を共有し、充電率を揃えるように充放電を制御することで、全ての組電池の充電率を揃えることができる。従って、複数組の組電池の充電／放電の能力を十分に発揮させることができる。 In the power storage system configured as described above, a power conversion device is provided for each assembled battery, and individual charge / discharge control is possible. Each power conversion device can communicate with each other by the communication unit, detects the charging rate (remaining amount) of each assembled battery, shares information, and controls charging / discharging so that the charging rate is uniform. , The charge rate of all the assembled batteries can be made uniform. Therefore, the charging / discharging ability of a plurality of sets of assembled batteries can be sufficiently exhibited.

（２）また、（１）の蓄電システムにおいて、前記制御部は、前記複数組の組電池の充電中に、それぞれの充電率を示すＳＯＣの値が大きいほど充電電流を小さく、ＳＯＣの値が小さいほど充電電流を大きくするように、電流を配分する制御を行うようにしてもよい。
この場合、充電率に応じて充電電流を配分することにより全ての組電池の充電率を互いに揃えることができる。 (2) Further, in the power storage system of (1), during the charging of the plurality of sets of assembled batteries, the control unit decreases the charging current as the SOC value indicating each charging rate increases, and the SOC value increases. You may make it perform control which distributes an electric current so that charging current may become large, so that it is small.
In this case, the charging rates of all the assembled batteries can be made equal to each other by distributing the charging current according to the charging rate.

（３）また、（２）の蓄電システムにおいて、前記制御部は、前記複数組の組電池の充電中に、ＳＯＣの値が最も高い組電池の充電を停止して残余の組電池に電流を配分するようにしてもよい。
この場合、残余の組電池の充電率に応じて充電電流を配分することにより、充電を停止した組電池の充電率に、残余の組電池の充電率を追いつかせることができる。 (3) Further, in the power storage system of (2), during the charging of the plurality of assembled batteries, the control unit stops charging the assembled battery having the highest SOC value and supplies current to the remaining assembled batteries. You may make it distribute.
In this case, by distributing the charging current according to the charging rate of the remaining assembled battery, the charging rate of the remaining assembled battery can be caught up with the charging rate of the assembled battery whose charging has been stopped.

（４）また、（１）の蓄電システムにおいて、前記制御部は、前記複数組の組電池の放電中に、それぞれの充電率を示すＳＯＣの値が大きいほど充電電流を大きく、ＳＯＣの値が小さいほど充電電流を小さくするように、電流を配分するようにしてもよい。
この場合、充電率に応じて放電電流を配分することにより全ての組電池の充電率を互いに揃えることができる。 (4) In the power storage system of (1), during the discharge of the plurality of sets of assembled batteries, the control unit increases the charging current as the SOC value indicating each charging rate increases, and the SOC value increases. The current may be distributed so that the smaller the value is, the smaller the charging current is.
In this case, the charge rates of all the assembled batteries can be made uniform by distributing the discharge current according to the charge rate.

（５）また、（４）の蓄電システムにおいて、前記制御部は、前記複数組の組電池の放電中に、ＳＯＣの値が最も低い組電池の放電を停止して残余の組電池に電流を配分するようにしてもよい。
この場合、残余の組電池の充電率に応じて放電電流を配分することにより、放電を停止した組電池の充電率に、残余の組電池の充電率を追いつかせることができる。 (5) In the power storage system of (4), during the discharge of the plurality of sets of assembled batteries, the control unit stops discharging the assembled battery having the lowest SOC value, and supplies current to the remaining assembled batteries. You may make it distribute.
In this case, by distributing the discharge current according to the charging rate of the remaining assembled battery, the charging rate of the remaining assembled battery can be caught up with the charging rate of the assembled battery that has stopped discharging.

（６）また、（１）〜（５）のいずれかの蓄電システムにおいて、前記通信部は、前記ＤＣバスと前記複数の電力変換装置とを繋ぐ電路を用いて電力線通信を行うようにしてもよい。
この場合、通信線を別途設ける必要がないので、簡素で、便利である。 (6) In the power storage system according to any one of (1) to (5), the communication unit may perform power line communication using an electric path that connects the DC bus and the plurality of power conversion devices. Good.
In this case, since it is not necessary to provide a communication line separately, it is simple and convenient.

［実施形態の詳細］
《単線接続図》
図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電システム１００の単線接続図である。この蓄電システム１００は、例えば、電気自動車等の電気推進車両に搭載することができる。
図において、ＤＣバス１には、電力変換装置ＣＶ１，ＣＶ２，ＣＶ３が互いに並列に接続されている。３組の組電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３はそれぞれ、電力変換装置ＣＶ１，ＣＶ２，ＣＶ３に接続されている。組電池Ｂ１〜Ｂ３の各々は、二次電池であるセルＣを集積して構成されており、内蔵するセルバランス回路Ｃｂにより、直列体を構成する複数のセルＣについて各セルの電圧が均等になるよう、調整されている。 [Details of the embodiment]
<Single line connection diagram>
FIG. 1 is a single-line connection diagram of a power storage system 100 according to an embodiment of the present invention. This power storage system 100 can be mounted on an electric propulsion vehicle such as an electric vehicle, for example.
In the figure, power converters CV1, CV2, and CV3 are connected to DC bus 1 in parallel. Three sets of assembled batteries B1, B2, and B3 are connected to power converters CV1, CV2, and CV3, respectively. Each of the assembled batteries B <b> 1 to B <b> 3 is configured by integrating cells C as secondary batteries, and the voltage of each cell is equalized for a plurality of cells C constituting a series body by the built-in cell balance circuit Cb. It has been adjusted to be.

電力変換装置ＣＶ１〜ＣＶ３は双方向に動作することができ、ＤＣバス１の電圧に基づいて各組電池Ｂ１〜Ｂ３を充電するほか、各組電池Ｂ１〜Ｂ３の放電による電力をＤＣバス１に送り込むことができる。また、電力変換装置ＣＶ１〜ＣＶ３は、電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）により、相互に通信可能である。
なお、図１では、３組の組電池Ｂ１〜Ｂ３と、それらに対応して設けられた電力変換装置ＣＶ１〜ＣＶ３を示したが、数量は一例に過ぎず、任意の複数組の組電池及びそれらに対応する電力変換装置を設けることができる。 The power conversion devices CV1 to CV3 can operate in both directions and charge the assembled batteries B1 to B3 based on the voltage of the DC bus 1, and also supply the power generated by the discharging of the assembled batteries B1 to B3 to the DC bus 1. Can be sent. Moreover, the power converters CV1 to CV3 can communicate with each other by power line communication (PLC).
In FIG. 1, three sets of assembled batteries B1 to B3 and power converters CV1 to CV3 provided corresponding to them are shown. However, the number is merely an example, and an arbitrary plurality of sets of assembled batteries and The power converter corresponding to them can be provided.

《回路ブロック図》
図２は、電力変換装置ＣＶ１の内部構成を示す回路ブロック図である。なお、この図は、組電池Ｂ１と接続される電力変換装置ＣＶ１について示しているが、組電池Ｂ２，Ｂ３に接続される他の電力変換装置ＣＶ２，ＣＶ３についても内部の構成は同様である。
図において、電力変換装置ＣＶ１は、昇降圧チョッパ回路を構成するＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、組電池側とＤＣバス側とに分かれて存在する測定部２０と、制御部３０と、電力線通信による通信部４０とを主な構成ブロック要素として備えている。 <Circuit block diagram>
FIG. 2 is a circuit block diagram showing the internal configuration of the power conversion device CV1. In addition, although this figure has shown about power converter device CV1 connected with assembled battery B1, internal structure is the same also about other power converter devices CV2, CV3 connected to assembled battery B2, B3.
In the figure, a power conversion device CV1 includes a DC / DC converter 10 that constitutes a step-up / step-down chopper circuit, a measurement unit 20 that is divided into a battery pack side and a DC bus side, a control unit 30, and communication by power line communication. The unit 40 is provided as a main component block element.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、主回路要素として、平滑用のコンデンサ１１、リアクトル１２、フリーホイーリングダイオードを有するスイッチング素子１３，１４、平滑用のコンデンサ１５と、を備えている。スイッチング素子１３，１４は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワー半導体素子である。また、スイッチング素子１３，１４をＰＷＭ（パルス幅変調）制御で駆動することができるＰＷＭ回路１６を備えている。 The DC / DC converter 10 includes a smoothing capacitor 11, a reactor 12, switching elements 13 and 14 having freewheeling diodes, and a smoothing capacitor 15 as main circuit elements. The switching elements 13 and 14 are power semiconductor elements, such as FET (Field Effect Transistor) and IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), for example. Further, a PWM circuit 16 that can drive the switching elements 13 and 14 by PWM (pulse width modulation) control is provided.

組電池Ｂ１の電圧を昇圧するときは、スイッチング素子１３と、スイッチング素子１４とを交互にオンにして、かつ、そのオン時間を制御することにより、所望の電圧へ昇圧することができる。逆に、ＤＣバス１の電圧を降圧するときは、スイッチング素子１３をオフに保ち、スイッチング素子１４のみオン／オフし、かつ、そのデューティを制御することにより、所望の電圧を得ることができる。 When boosting the voltage of the assembled battery B1, it is possible to boost the voltage to a desired voltage by alternately turning on the switching elements 13 and the switching elements 14 and controlling the on-time. Conversely, when the voltage of the DC bus 1 is stepped down, a desired voltage can be obtained by keeping the switching element 13 off, turning on / off only the switching element 14, and controlling its duty.

組電池側の測定部２０は、組電池Ｂ１の両端電圧である電池電圧Ｖｂを検知する電圧センサ２１と、組電池Ｂ１から流出又は組電池Ｂ１に流入する電池電流Ｉｂｄｃを検知する電流センサ２２とを備えている。電圧センサ２１の出力及び電流センサ２２の出力は、制御部３０に提供される。
また、ＤＣバス側の測定部２０は、ＤＣバス電圧Ｖｄｃを検知する電圧センサ２３と、ＤＣバス１とＤＣ／ＤＣコンバータ１０との間で流れるＤＣバス電流Ｉｄｃを検知する電流センサ２４とを備えている。電圧センサ２３の出力及び電流センサ２４の出力は、制御部３０に提供される。 The assembled battery side measuring unit 20 includes a voltage sensor 21 that detects a battery voltage Vb that is a voltage across the assembled battery B1, and a current sensor 22 that detects a battery current Ibdc that flows out of or flows into the assembled battery B1. It has. The output of the voltage sensor 21 and the output of the current sensor 22 are provided to the control unit 30.
The measurement unit 20 on the DC bus side includes a voltage sensor 23 that detects the DC bus voltage Vdc, and a current sensor 24 that detects a DC bus current Idc flowing between the DC bus 1 and the DC / DC converter 10. ing. The output of the voltage sensor 23 and the output of the current sensor 24 are provided to the control unit 30.

通信部４０は、電力線通信のモデム機能を有し、ＤＣバス１の１線路に電磁結合するカプラ４０ｃを介して、ＤＣバス１を信号伝送線として他の電力変換装置ＣＶ２，ＣＶ３と通信することができる。この場合、通信線を別途設ける必要がないので、簡素で、便利である。電力線通信により、３台の電力変換装置ＣＶ１〜ＣＶ３で、それぞれの組電池Ｂ１〜Ｂ３の電池電流や、充電率（ＳＯＣ：State of Charge）を示す値の情報を共有する。共有する情報は、制御部３０に与えられる。 The communication unit 40 has a modem function for power line communication, and communicates with other power conversion devices CV2 and CV3 using the DC bus 1 as a signal transmission line via a coupler 40c that is electromagnetically coupled to one line of the DC bus 1. Can do. In this case, since it is not necessary to provide a communication line separately, it is simple and convenient. By power line communication, the three power conversion devices CV1 to CV3 share information on the battery currents of the respective assembled batteries B1 to B3 and values indicating the state of charge (SOC). Information to be shared is given to the control unit 30.

制御部３０は、電池残量算出部３１、電流指令値算出部３２、及び、ＰＩ制御部３３を備えている。これらは、ＣＰＵを用いたソフトウェアによる機能部分として実現することができる。但し、ハードウェアを用いた回路により構成することも可能である。電池残量算出部３１は、電池電圧Ｖｂ及び電池電流Ｉｂｄｃに基づいて、電池残量すなわち組電池Ｂ１の充電率を算出する。充電率によって、組電池Ｂ１を充電すべき状態か、放電させ得る状態かを判定（充放電判定）することができる。電池残量算出部３１は、判定結果をＰＩ制御部３３に出力し、また、ＳＯＣの値の情報を電流指令値算出部３２に出力する。 The control unit 30 includes a remaining battery level calculation unit 31, a current command value calculation unit 32, and a PI control unit 33. These can be realized as functional parts by software using a CPU. However, it may be configured by a circuit using hardware. The remaining battery level calculation unit 31 calculates the remaining battery level, that is, the charging rate of the assembled battery B1, based on the battery voltage Vb and the battery current Ibdc. Based on the charging rate, it can be determined (charge / discharge determination) whether the assembled battery B1 should be charged or discharged. The battery remaining amount calculation unit 31 outputs the determination result to the PI control unit 33 and outputs information on the SOC value to the current command value calculation unit 32.

電流指令値算出部３２は、組電池Ｂ１の電池電流及びＳＯＣの値を取得するほか、通信部４０を介して他の組電池Ｂ２，Ｂ３の電池電流やＳＯＣの値の情報を共有する。また、組電池Ｂ１の電池電流やＳＯＣの値の情報を、他の電力変換装置ＣＶ２，ＣＶ３に提供する。そして、電流指令値算出部３２は、自他を含むＳＯＣの情報と、電池電流Ｉｂｄｃとに基づいて、電流の指令値を算出し、ＰＩ制御部３３に出力する。ＰＩ制御部３３は、ＰＷＭ回路１６に制御指令を与えるとともに、フィードバック制御により、実電流を指令値に収束させる。こうして、制御指令を受けたＰＷＭ回路１６の制御により、電池電流Ｉｂｄｃすなわち充電電流又は放電電流を所望の値に制御することができる。 The current command value calculation unit 32 acquires the battery current and the SOC value of the assembled battery B1, and shares the battery current and SOC value information of the other assembled batteries B2 and B3 via the communication unit 40. In addition, information on the battery current and the SOC value of the assembled battery B1 is provided to the other power converters CV2 and CV3. The current command value calculation unit 32 calculates a current command value based on the SOC information including itself and the battery current Ibdc and outputs the current command value to the PI control unit 33. The PI control unit 33 gives a control command to the PWM circuit 16 and converges the actual current to the command value by feedback control. Thus, the battery current Ibdc, that is, the charging current or the discharging current can be controlled to a desired value by the control of the PWM circuit 16 that has received the control command.

《充電時の動作》
次に、組電池間のＳＯＣの値が不揃いである場合に、これを揃えるための充電について具体的に説明する。
図３は、蓄電システム１００における充電時の電流の流れを示す単線接続図である。充電時には、電力変換装置ＣＶ１〜ＣＶ３からそれぞれ組電池Ｂ１〜Ｂ３に対して、充電電流Ｉｃ１，Ｉｃ２，Ｉｃ３が流れる。 <Operation during charging>
Next, when the SOC values between the assembled batteries are uneven, charging for aligning them will be specifically described.
FIG. 3 is a single line connection diagram showing a current flow during charging in power storage system 100. During charging, charging currents Ic1, Ic2, and Ic3 flow from power conversion devices CV1 to CV3 to assembled batteries B1 to B3, respectively.

図４は、充電時の動作を示すフローチャートである。このフローチャートの実行主体は制御部３０である。処理開始により、まず、制御部３０は、全ての組電池Ｂ１〜Ｂ３について充電電流（Ｉｂｄｃ）を取得する（ステップＳ１）。続いて、制御部３０は、全ての組電池Ｂ１〜Ｂ３についてＳＯＣの値を取得する（ステップＳ２）。 FIG. 4 is a flowchart showing the operation during charging. The execution subject of this flowchart is the control unit 30. By starting the process, first, the control unit 30 acquires the charging current (Ibdc) for all the assembled batteries B1 to B3 (step S1). Then, the control part 30 acquires the value of SOC about all the assembled batteries B1-B3 (step S2).

そして、制御部３０は、各ＳＯＣの値が１００％に満たないか否かを判定する（ステップＳ３）。１００％であれば、処理終了となるが、１００％未満であれば、充電可能であるため、制御部３０は、全ての組電池Ｂ１〜Ｂ３についてＳＯＣの値が互いに一致するか否かを判定する（ステップＳ４）。一致する場合は処理終了となるが、一致しないときは、制御部３０は充電電流指令値を計算する（ステップＳ５）。計算後、制御部３０は充電電流指令値を設定し（ステップＳ６）、ステップＳ１へ戻る。
以上のような処理により、３つの組電池Ｂ１〜Ｂ３それぞれのＳＯＣの値に応じた充電を行うことができる。 And the control part 30 determines whether the value of each SOC is less than 100% (step S3). If it is 100%, the process ends, but if it is less than 100%, charging is possible, so the control unit 30 determines whether or not the SOC values of all the assembled batteries B1 to B3 match each other. (Step S4). If they match, the process ends. If they do not match, the control unit 30 calculates a charging current command value (step S5). After the calculation, the control unit 30 sets a charging current command value (step S6) and returns to step S1.
By the processing as described above, charging according to the SOC value of each of the three assembled batteries B1 to B3 can be performed.

ここで、ＳＯＣの値に応じた充電について、具体的な数値例を挙げて説明する。
＜第１例＞
例えば、組電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３について、ＳＯＣの値がそれぞれ、満充電を１００％として、３０％，５０％，７０％であったとする。また、直前の充電電流Ｉｃ１，Ｉｃ２，Ｉｃ３は概ね均等で合計１５Ａであったとする。
ここで、制御部３０は、ＳＯＣの値が大きいほど充電電流を小さく、ＳＯＣの値が小さいほど充電電流を大きくするように、電流を配分する。この結果、例えば以下のような配分となる。 Here, charging according to the SOC value will be described with specific numerical examples.
<First example>
For example, it is assumed that the SOC values of the assembled batteries B1, B2, and B3 are 30%, 50%, and 70%, respectively, assuming that the full charge is 100%. Further, it is assumed that the immediately preceding charging currents Ic1, Ic2, and Ic3 are substantially uniform and total 15A.
Here, the control unit 30 distributes the current so that the charging current decreases as the SOC value increases, and the charging current increases as the SOC value decreases. As a result, for example, the distribution is as follows.

すなわち、表１の場合、（１００−ＳＯＣ値［％］）の比である７：５：３で、組電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に充電電流を配分することになる。このような配分により、ＳＯＣの値は互いに揃う方向へ向かう。充電電流は随時、ＳＯＣの値に応じて変化させ、最終的にはＳＯＣの値が互いに同じとなるまで充電が行われる。
こうして、充電率に応じて充電電流を配分することにより全ての組電池Ｂ１〜Ｂ３の充電率を互いに揃えることができる。
なお、ＳＯＣの値が揃った後は、均等な充電電流によりＳＯＣ１００％まで充電することができる。 That is, in the case of Table 1, the charging current is distributed to the assembled batteries B1, B2, and B3 at a ratio of (100-SOC value [%]) of 7: 5: 3. Due to such distribution, the SOC values are directed to be aligned with each other. The charging current is changed at any time according to the SOC value, and charging is performed until the SOC values are finally the same.
In this way, the charging rates of all the assembled batteries B1 to B3 can be made uniform by distributing the charging current according to the charging rate.
In addition, after the value of SOC is prepared, it can charge to SOC100% with a uniform charging current.

＜第２例＞
例えば、組電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３について、ＳＯＣの値がそれぞれ、満充電を１００％として、３０％，５０％，７０％であったとする。また、直前の充電電流Ｉｃ１，Ｉｃ２，Ｉｃ３は概ね均等で合計１２Ａであったとする。
ここで、制御部３０は、ＳＯＣの値が最も高い組電池Ｂ３については充電を停止する。また、残る組電池Ｂ１，Ｂ２については、ＳＯＣの値が大きいほど充電電流を小さく、ＳＯＣの値が小さいほど充電電流を大きくするように、電流を配分する。この結果、例えば以下のような配分となる。 <Second example>
For example, it is assumed that the SOC values of the assembled batteries B1, B2, and B3 are 30%, 50%, and 70%, respectively, assuming that the full charge is 100%. Further, it is assumed that the immediately preceding charging currents Ic1, Ic2, and Ic3 are substantially equal and 12A in total.
Here, the control unit 30 stops charging the assembled battery B3 having the highest SOC value. Further, for the remaining assembled batteries B1 and B2, the current is distributed so that the charging current decreases as the SOC value increases, and the charging current increases as the SOC value decreases. As a result, for example, the distribution is as follows.

すなわち、表２の場合、（１００−ＳＯＣ値［％］）の比である７：５で、組電池Ｂ１，Ｂ２に充電電流を配分することになる。このような配分により、ＳＯＣの値は互いに揃う方向へ向かう。充電電流は随時、ＳＯＣの値に応じて変化させ、最終的にはＳＯＣの値が互いに同じ７０％となるまで充電が行われる。
こうして、組電池Ｂ３を除く残余の組電池Ｂ１，Ｂ２の充電率に応じて充電電流を配分することにより、充電を停止した組電池Ｂ３の充電率に、残余の組電池Ｂ１，Ｂ２の充電率を追いつかせることができる。
なお、ＳＯＣの値が揃った後は、均等な充電電流によりＳＯＣ１００％まで充電することができる。 That is, in Table 2, the charging current is distributed to the assembled batteries B1 and B2 at a ratio of (100−SOC value [%]) of 7: 5. Due to such distribution, the SOC values are directed to be aligned with each other. The charging current is changed from time to time in accordance with the SOC value, and finally charging is performed until the SOC values become the same 70%.
Thus, by allocating the charging current according to the charging rates of the remaining assembled batteries B1 and B2 excluding the assembled battery B3, the charging rate of the remaining assembled batteries B1 and B2 is added to the charging rate of the assembled battery B3 that has stopped charging. Can catch up.
In addition, after the value of SOC is prepared, it can charge to SOC100% with a uniform charging current.

《放電時の動作》
次に、組電池間のＳＯＣの値が不揃いである場合に、これを揃えるための放電について具体的に説明する。
図５は、蓄電システム１００における放電時の電流の流れを示す単線接続図である。放電時には、組電池Ｂ１〜Ｂ３からそれぞれ電力変換装置ＣＶ１〜ＣＶ３に向けて、放電電流Ｉｄ１，Ｉｄ２，Ｉｄ３が流れる。 <Operation during discharge>
Next, when the SOC values between the assembled batteries are uneven, the discharge for aligning them will be specifically described.
FIG. 5 is a single-line connection diagram illustrating a current flow during discharging in power storage system 100. During discharging, discharge currents Id1, Id2, and Id3 flow from the assembled batteries B1 to B3 toward the power converters CV1 to CV3, respectively.

図６は、放電時の動作を示すフローチャートである。このフローチャートの実行主体は制御部３０である。処理開始により、まず、制御部３０は、全ての組電池Ｂ１〜Ｂ３について放電電流（Ｉｂｄｃ）を取得する（ステップＳ１）。続いて、制御部３０は、全ての組電池Ｂ１〜Ｂ３についてＳＯＣの値を取得する（ステップＳ２）。 FIG. 6 is a flowchart showing an operation during discharging. The execution subject of this flowchart is the control unit 30. When the process starts, first, the control unit 30 acquires the discharge current (Ibdc) for all the assembled batteries B1 to B3 (step S1). Then, the control part 30 acquires the value of SOC about all the assembled batteries B1-B3 (step S2).

そして、制御部３０は、各ＳＯＣの値が０％より大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。なお、この「０％」は、説明上の一例としての値であるが、実際には放電限界の最低値とすることが好ましい。ここで０％であれば、処理終了となるが、０％より大きい場合は、放電可能であるため、制御部３０は、全ての組電池Ｂ１〜Ｂ３についてＳＯＣの値が互いに一致するか否かを判定する（ステップＳ４）。一致する場合は処理終了となるが、一致しないときは、制御部３０は放電電流指令値を計算する（ステップＳ５）。計算後、制御部３０は放電電流指令値を設定し（ステップＳ６）、ステップＳ１へ戻る。
以上のような処理により、３つの組電池Ｂ１〜Ｂ３それぞれのＳＯＣの値に応じた放電を行うことができる。 And the control part 30 determines whether the value of each SOC is larger than 0% (step S3). This “0%” is a value as an example for explanation, but in practice, it is preferable to set it as the minimum value of the discharge limit. Here, if 0%, the process ends, but if it is greater than 0%, the discharge is possible, so the control unit 30 determines whether or not the SOC values of all the assembled batteries B1 to B3 match each other. Is determined (step S4). If they match, the process ends. If they do not match, the control unit 30 calculates a discharge current command value (step S5). After the calculation, the control unit 30 sets a discharge current command value (step S6) and returns to step S1.
By the above process, discharge according to the SOC value of each of the three assembled batteries B1 to B3 can be performed.

ここで、ＳＯＣの値に応じた放電について、具体的な数値例を挙げて説明する。
＜第１例＞
例えば、組電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３について、ＳＯＣの値がそれぞれ、満充電を１００％として、３０％，５０％，７０％であったとする。また、直前の放電電流Ｉｄ１，Ｉｄ２，Ｉｄ３は概ね均等で合計１５Ａであったとする。
ここで、制御部３０は、ＳＯＣの値が大きいほど放電電流を大きく、ＳＯＣの値が小さいほど充電電流を小さくするように、電流を配分する。この結果、例えば以下のような配分となる。 Here, the discharge according to the SOC value will be described with specific numerical examples.
<First example>
For example, it is assumed that the SOC values of the assembled batteries B1, B2, and B3 are 30%, 50%, and 70%, respectively, assuming that the full charge is 100%. Further, it is assumed that the immediately preceding discharge currents Id1, Id2, and Id3 are substantially uniform and total 15A.
Here, the control unit 30 distributes the current so that the discharge current increases as the SOC value increases, and the charging current decreases as the SOC value decreases. As a result, for example, the distribution is as follows.

すなわち、表３の場合、ＳＯＣ値［％］の比である３：５：７で、組電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に放電電流を配分することになる。このような配分により、ＳＯＣの値は互いに揃う方向へ向かう。放電電流は随時、ＳＯＣの値に応じて変化させ、最終的にはＳＯＣの値が互いに同じとなるまで放電が行われる。
こうして、充電率に応じて放電電流を配分することにより全ての組電池Ｂ１〜Ｂ３の充電率を互いに揃えることができる。
なお、ＳＯＣの値が揃った後は、均等な放電電流により放電限界まで放電させることも可能である。 That is, in the case of Table 3, the discharge current is distributed to the assembled batteries B1, B2, and B3 at a ratio of SOC value [%] of 3: 5: 7. Due to such distribution, the SOC values are directed to be aligned with each other. The discharge current is changed from time to time according to the SOC value, and discharge is finally performed until the SOC values become the same.
In this way, the charge rates of all the assembled batteries B1 to B3 can be made equal to each other by distributing the discharge current according to the charge rate.
In addition, after the value of SOC is prepared, it is also possible to discharge to the discharge limit with a uniform discharge current.

＜第２例＞
例えば、組電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３について、ＳＯＣの値がそれぞれ、満充電を１００％として、３０％，５０％，７０％であったとする。また、直前の放電電流Ｉｄ１，Ｉｄ２，Ｉｄ３は概ね均等で合計１２Ａであったとする。
ここで、制御部３０は、ＳＯＣの値が最も低い組電池Ｂ１については放電を停止する。また、残る組電池Ｂ２，Ｂ３については、ＳＯＣの値が大きいほど放電電流を大きく、ＳＯＣの値が小さいほど充電電流を小さくするように、電流を配分する。この結果、例えば以下のような配分となる。 <Second example>
For example, it is assumed that the SOC values of the assembled batteries B1, B2, and B3 are 30%, 50%, and 70%, respectively, assuming that the full charge is 100%. Further, it is assumed that the immediately preceding discharge currents Id1, Id2, and Id3 are substantially uniform and total 12A.
Here, the control unit 30 stops discharging the assembled battery B1 having the lowest SOC value. For the remaining assembled batteries B2 and B3, the current is distributed so that the discharge current increases as the SOC value increases, and the charging current decreases as the SOC value decreases. As a result, for example, the distribution is as follows.

すなわち、表４の場合、ＳＯＣ値［％］の比である５：７で、組電池Ｂ２，Ｂ３に放電電流を配分することになる。このような配分により、ＳＯＣの値は互いに揃う方向へ向かう。放電電流は随時、ＳＯＣの値に応じて変化させ、最終的にはＳＯＣの値が互いに同じ３０％となるまで放電が行われる。
こうして、組電池Ｂ１を除く残余の組電池Ｂ２，Ｂ３の充電率に応じて放電電流を配分することにより、放電を停止した組電池Ｂ１の充電率に、残余の組電池Ｂ２，Ｂ３の充電率を追いつかせることができる。
なお、ＳＯＣの値が揃った後は、均等な放電電流により放電限界まで放電させることも可能である。 That is, in the case of Table 4, the discharge current is distributed to the assembled batteries B2 and B3 at a ratio of SOC value [%] of 5: 7. Due to such distribution, the SOC values are directed to be aligned with each other. The discharge current is changed from time to time according to the SOC value, and discharge is finally performed until the SOC values become the same 30%.
Thus, by allocating the discharge current according to the charging rates of the remaining assembled batteries B2 and B3 excluding the assembled battery B1, the charging rate of the remaining assembled batteries B2 and B3 is added to the charging rate of the assembled battery B1 that has stopped discharging. Can catch up.
In addition, after the value of SOC is prepared, it is also possible to discharge to the discharge limit with a uniform discharge current.

《まとめ》
以上のように、本実施形態の蓄電システム１００では、組電池Ｂ１〜Ｂ３ごとに電力変換装置ＣＶ１〜ＣＶ３が設けられ、個別の充放電制御が可能である。複数の組電池を１台の電力変換装置の傘下に置かないことにより、電力変換装置の容量が軽減され、部品選定の困難性も解消する。
また、各電力変換装置ＣＶ１〜ＣＶ３は、通信部４０により相互に通信が可能であり、それぞれの組電池Ｂ１〜Ｂ３の充電率ＳＯＣ（残量）を検知して情報を共有し、充電率を揃えるように充放電を制御することで、複数組の組電池間での充電率のばらつきを抑制し、組電池Ｂ１〜Ｂ３の充電率を揃えることができる。従って、複数組の組電池の充電／放電の能力を十分に発揮させることができる。 <Summary>
As described above, in the power storage system 100 of the present embodiment, the power conversion devices CV1 to CV3 are provided for each of the assembled batteries B1 to B3, and individual charge / discharge control is possible. By not placing a plurality of assembled batteries under the umbrella of a single power conversion device, the capacity of the power conversion device is reduced and the difficulty of selecting parts is also eliminated.
Moreover, each power converter device CV1-CV3 can mutually communicate by the communication part 40, detects charge rate SOC (remaining amount) of each assembled battery B1-B3, shares information, and sets a charge rate. By controlling charging and discharging so as to align, it is possible to suppress variation in the charging rate among a plurality of assembled batteries, and to align the charging rates of the assembled batteries B1 to B3. Therefore, the charging / discharging ability of a plurality of sets of assembled batteries can be sufficiently exhibited.

《適用例》
上記の蓄電システム１００は、ＤＣバスを有する種々の給電設備に適用することができる。図７は、ＤＣ電源２００から逆阻止用の整流器２０１を介して負荷３００に電力を供給する給電設備に蓄電システム１００を設けた接続図の例である。
図８は、商用系統４００から整流器４０１を介して蓄電システム１００に接続し、さらにインバータ５００を介して交流の負荷３００に接続する接続図の例である。
図９は、商用系統からＡＣ／ＤＣコンバータ６００を介して蓄電システム１００に接続する接続図の例である。 <Application example>
The power storage system 100 can be applied to various power supply facilities having a DC bus. FIG. 7 is an example of a connection diagram in which the power storage system 100 is provided in a power supply facility that supplies power to the load 300 from the DC power source 200 via the reverse blocking rectifier 201.
FIG. 8 is an example of a connection diagram in which the commercial system 400 is connected to the power storage system 100 via the rectifier 401 and further connected to the AC load 300 via the inverter 500.
FIG. 9 is an example of a connection diagram for connecting from the commercial system to the power storage system 100 via the AC / DC converter 600.

《補記》
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。《Supplementary Note》
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

１ＤＣバス
２電力変換装置
１０ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１コンデンサ
１２リアクトル
１３，１４スイッチング素子
１５コンデンサ
１６ＰＷＭ回路
２０測定部
２１電圧センサ
２２電流センサ
２３電圧センサ
２４電流センサ
３０制御部
３１電池残量算出部
３２電流指令値算出部
３３ＰＩ制御部
４０通信部
４０ｃカプラ
１００蓄電システム
２００ＤＣ電源
２０１整流器
３００負荷
４００商用系統
４０１整流器
５００インバータ
６００ＡＣ／ＤＣコンバータ
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３組電池
Ｃセル
Ｃｂセルバランス回路
ＣＶ１，ＣＶ２，ＣＶ３電力変換装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC bus 2 Power converter 10 DC / DC converter 11 Capacitor 12 Reactor 13, 14 Switching element 15 Capacitor 16 PWM circuit 20 Measuring part 21 Voltage sensor 22 Current sensor 23 Voltage sensor 24 Current sensor 30 Control part 31 Battery residual quantity calculation part 32 current command value calculation unit 33 PI control unit 40 communication unit 40c coupler 100 power storage system 200 DC power supply 201 rectifier 300 load 400 commercial system 401 rectifier 500 inverter 600 AC / DC converter B1, B2, B3 assembled battery C cell Cb cell balance circuit CV1, CV2, CV3 power converter

Claims

複数組の、充電可能な組電池と、
前記複数組の組電池に共通のＤＣバスと、
前記ＤＣバスと前記複数組の組電池との間にそれぞれ設けられた双方向性の電力変換装置とを備え、
前記電力変換装置の各々は、
ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記組電池側での電圧及び電流、並びに、前記ＤＣバス側での電圧及び電流を検知する測定部と、
他の電力変換装置との間で相互に通信を行うための通信部と、
接続されている組電池の電流及び充電率の情報を前記測定部から取得し、かつ、前記通信部を介して全ての組電池についての情報を共有し、全ての組電池の充電率を揃えるように充放電を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記複数組の組電池の充電中に、それぞれの充電率を示すＳＯＣの値が最も高い組電池の充電を停止し、残余の組電池についてＳＯＣの値が大きいほど充電電流を小さく、ＳＯＣの値が小さいほど充電電流を大きくするように、電流を配分する制御を行う、
蓄電システム。 Multiple sets of rechargeable batteries,
A DC bus common to the plurality of sets of assembled batteries;
A bi-directional power converter provided between the DC bus and the plurality of sets of assembled batteries,
Each of the power converters
A DC / DC converter;
A voltage and current on the assembled battery side, and a measurement unit for detecting the voltage and current on the DC bus side; and
A communication unit for communicating with another power conversion device; and
Information on the current and charging rate of the connected assembled battery is acquired from the measurement unit, and information about all the assembled batteries is shared via the communication unit, so that the charging rates of all the assembled batteries are aligned. A control unit for controlling charging and discharging;
Equipped with a,
The controller stops charging the battery pack having the highest SOC value indicating the charging rate during charging of the plurality of battery packs, and increases the charging current as the SOC value increases for the remaining battery packs. The control is performed to distribute the current so that the charging current is increased as the SOC value is decreased.
Power storage system.

前記制御部は、前記複数組の組電池の放電中に、それぞれの充電率を示すＳＯＣの値が大きいほど充電電流を大きく、ＳＯＣの値が小さいほど充電電流を小さくするように、電流を配分する制御を行う請求項１に記載の蓄電システム。 The controller distributes the current so that the charging current increases as the SOC value indicating the charging rate increases and the charging current decreases as the SOC value decreases during discharging of the plurality of sets of assembled batteries. The electrical storage system of Claim 1 which performs control to perform.

前記制御部は、前記複数組の組電池の放電中に、ＳＯＣの値が最も低い組電池の放電を停止して残余の組電池に電流を配分する請求項２に記載の蓄電システム。 3. The power storage system according to claim 2 , wherein during the discharge of the plurality of assembled batteries, the control unit stops discharging the assembled battery having the lowest SOC value and distributes the current to the remaining assembled batteries.

前記通信部は、前記ＤＣバスと前記複数の電力変換装置とを繋ぐ電路を用いて電力線通信を行う請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の蓄電システム。
The power storage system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the communication unit performs power line communication using an electric path connecting the DC bus and the plurality of power conversion devices.