JP7163097B2 - 蓄電池システム - Google Patents
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Description
後述する(1)式(=Vk×Ik = Vd×Id)の電力バランスから、VdとIdとが決まると、組電池電流基準|Ik*|は、組電池電圧Vkの値に従って、自動的に変換される。ここで、組電池電流基準|Ik*|は、組電池電流基準Ik*の絶対値を示す。
Vk×Ik = Vd×Id …(1)
が成立することを前提にする。
Vk = αdown × Vd …(3)
電池電流制御部61dには、昇圧比/通流率計算部61eにより計算された昇圧比Vk/Vd、通流率αup(カ行モード)、αdown(回生モード)が入力される。カ行モード(放電モード)では(2)式の制御目標に従い、スイッチ32Bの制御をゲート回路61fに指示し、回生モード(充電モード)では(3)式の制御目標に従い、スイッチ32Aの制御をゲート回路61fに指示する。
DC/DCコンバータ401-1~kは、それぞれ組電池11-1~kの組電池電圧V1~kを組電池モジュール303-1~kの組電池モジュール出力電圧VM1~kに変換して出力する。
上位制御装置301は、システムにより要求される直流電圧基準Vd*及び接続先の直流電圧VdをBMU302に出力する。
I^k*×(V1+V2+・・・+Vk) = Vd×Id* …(4)
が成立することを前提とする。
ΔSOCk = SOCk(t0)-SOCk(t1)
= SOCk(t0)-SOCk(t0+Δt) …(5)
の関係が成立する。
SOCの変化ΔSOCkは、組電池11-kに流れる電流の積分で与えられるので、(7)式となる。
出力電流Id(t)は、負荷によって変化するが、制御を考える場合には、負荷電流を想定しないとSOCのアンバランスを解消する目標を設定できないので、電流基準補正量計算部101dは、先ず短期間の目標値を計算するために一定電流Id0を仮定する。
Ik=-ΔSOCk×QFC/Δt …(9)
となる。
I^k *=-ΔSOCk *×QFC/Δt …(10)
となる。
ただし、ΔSOCk<0は放電動作である。
電流補正量 ΔIk=(ΔSOCk-ΔSOC* k)X(QFC/Δt)
が得られる。
Vk = αdown × VMk …(12)
組電池電流制御部101fには、昇圧比/通流率計算部101gにより計算された個別組電池別昇圧比Vk/VMk、通流率αup(カ行モード)、αdown(回生モード)が入力される。カ行モード(放電モード)では(11)式の制御目標に従い、スイッチ322Bの制御をゲート回路101hに指示し、回生モード(充電モード)では(12)式の制御目標に従い、スイッチ322Aの制御をゲート回路101hに指示する。
次に、組電池電流制御部101fは、ΔSOCk/ΔSOC(av)>1.1であるかを判断する(S8)。ここで、ΔSOC(av)は、各組電池11-1~kのSOC差の平均値である。
VMk *=VMk+K’×ΔSOCk/SOC(av)=VMk+ΔV …(14)
として設定する。
ΔIk>0(実際の放電電力が少ない)の場合、VMk *´=VMk *+ΔV(つまり、ΔIkを少なくする制御)。なお、VMk *´は次の制御ルーチンでの補正後の電圧基準とする。
つまり(14)式での補正を行うことで、目標値に収束させることが可能になる。
ΔIk>0(実際の充電電力が少ない)の場合VMk *´=VMk *+ΔV(つまり、ΔIkを少なくする制御)。なお、ここでVMk *´は補正後の電圧基準とする。
VMk *´=VMk *+ K’ ×ΔSOCk/SOC(av)=VMk *+ΔV …(14)
つまり(14)式での補正を行うことで、目標値に収束させることが可能になる。
<他の実施形態>
図7は、他の実施形態に係るBMU302及びDCDC制御部411の動作を説明するための機能ブロック図である。なお、図2と異なる部分は、上位制御装置301から組電池11-1~k全体の直流電力P*が指令値、及び組電池11-1~k全体の電力PがBMU302に与えられる。
<変形例>
上述の実施形態においては、一般的な蓄電池システムの例に合わせて、組電池の電圧<出力側直流電圧である昇圧チョッパ回路を例に説明を行ってきたが、適用システムよっては、図8に示す降圧チョッパ回路、図9に示す4象限チョッパ回路を使用しても良い。
Claims (6)
- 各々が、複数のセル電池を直列接続した組電池と、前記組電池の組電池電圧値、前記組電池を流れる電流の組電池電流値、および前記組電池の充電量を取得する取得部と、前記組電池の組電池電圧を変換するDC/DCコンバータと、前記DC/DCコンバータを制御する制御部と、を有し、互いに直列接続された複数の組電池モジュールと、
前記複数の組電池モジュールから出力される電流の電流値を検出する電流検出器と、
前記複数の組電池モジュールの出力側の電圧値を検出する電圧検出器と、
前記複数の組電池モジュールを監視する電池システム監視装置と、を備え、
前記電池システム監視装置は、
要求される電流に基づく直流電流基準、前記複数の組電池モジュールの取得部により取得された組電池電圧値、および前記電圧検出器が検出した電圧値と、を用いて前記複数の組電池モジュールの平均組電池電流基準を求め、
前記求めた平均組電池電流基準を、前記直流電流基準および前記複数の組電池モジュールの取得部により取得された充電量に基づいて補正することで、前記複数の組電池モジュールのそれぞれの組電池電流基準を求め、
前記求めた組電池電流基準を、対応する前記組電池モジュールに通知し、
前記複数の組電池モジュールの制御部のそれぞれは、
前記電池システム監視装置から通知された組電池電流基準と前記組電池電流値とを用いて出力電圧基準を求め、
前記DC/DCコンバータによって変換された電圧の電圧値が前記求めた出力電圧基準となるように、前記DC/DCコンバータを制御する
蓄電池システム。 - 前記組電池モジュールの放電時、前記電池システム監視装置は、前記電圧検出器が検出した電圧値を前記複数の組電池モジュールの組電池電圧値の合計値で除算し、前記直流電流基準で乗算することにより、前記平均組電池電流基準を求める、請求項1記載の蓄電池システム。
- 前記組電池モジュールの充電時、前記電池システム監視装置は、前記複数の組電池モジュールの組電池電圧値の合計値を前記電圧検出器が検出した電圧値で除算し、前記直流電流基準で乗算することにより、前記平均組電池電流基準を求める、請求項1記載の蓄電池システム。
- 前記直流電流基準は、要求される直流電圧基準と前記電圧検出器が検出した電圧値とを用いて求められる、請求項1記載の蓄電池システム。
- 前記直流電流基準は、前記複数の組電池モジュールの組電池の全体の電力として要求される電力基準と前記電池システム監視装置により得られる前記複数の組電池モジュールの組電池の全体の電力の合計とを用いて求められる、請求項1記載の蓄電池システム。
- 前記DC/DCコンバータは、昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路、4象限チョッパ回路のいずれかである、請求項1記載の蓄電池システム。
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