JP7382940B2 - 蓄電システムおよび充電制御方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、CCCV方式による均等充電では、以下に示す課題がある。
同図において、縦軸は電圧および電流を表し、横軸は時間を表している。参照符号901は、複数の鉛蓄電池セルが直列に接続された蓄電池列(全体)の電圧を表し、参照符号902は当該蓄電池列の充電電流を表している。
同図において、縦軸は電圧を表し、横軸は時間を表している。参照符号911は、最も低い充電状態の鉛蓄電池セル(最小鉛蓄電池セル)のセル電圧を表し、参照符号912は、最も高い充電状態の鉛蓄電池セル(最大鉛蓄電池セル)のセル電圧を表している。
図17は、従来の多段定電流充電方式による蓄電池列の均等充電を説明するための図である。
同図において、縦軸は電圧および電流を表し、横軸は時間を表している。参照符号901は、複数の鉛蓄電池セルが直列に接続された蓄電池列全体の電圧を表し、参照符号902は当該蓄電池列の充電電流を表している。
同図において、縦軸は電流を表し、横軸は時間を表している。参照符号921は、多段定電流充電方式による均等充電を行ったときの蓄電池列の充電電流を表し、参照符号922は、CCCV方式による均等充電を行ったときの蓄電池列の充電電流を表している。
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
図1は、実施の形態1に係る蓄電システムの構成を示す図である。
同図に示される蓄電システム100は、例えばサイクルユースの鉛蓄電池を備えた蓄電システムである。蓄電システム100は、例えば、通常時に電力供給部8(商用電源)から負荷9に給電し、停電の発生時には、電源バックアップ用の蓄電池モジュール2から負荷9に給電する。
なお、鉛蓄電池セル200_1~200_nの各セル電圧Vc_1~Vc_nを区別しない場合には、単に、「セル電圧Vc」と表記する場合がある。
同図に示すように、制御装置1は、蓄電池列20の均等充電を行うための機能ブロックとして、通信部11、計測制御部12、記憶部13、判定部14、および充電制御部15を有している。
図3は、実施の形態1に係る蓄電システム100による均等充電に係る処理の流れを示すフロー図である。
図4は、実施の形態1に係る蓄電システム100による均等充電時の蓄電池列20の電圧および充電電流の変化を示す図である。図4において、縦軸は、電圧および電流を表し、横軸は時間を表している。また、参照符号401で示される実線は、蓄電池列20の電圧(充電電圧)を表し、参照符号402で示される点線は、蓄電池列20の充電電流を表している。
同図において、縦軸は蓄電池列20の電流(充電電流)Iを表し、横軸は蓄電池列20の電圧Vsを表している。
また、α(<0),βは定数である。例えば、蓄電池列20の電圧Vsが第1閾値Vt1となったときの充電電流I1が、第1充電制御(定電流充電)時の充電電流I0以下となり、且つ蓄電池列20の電圧Vsが第2閾値Vt2となったときの充電電流I2が、蓄電池容量に対する電流値として0.04CAから0.05CA程度となるように、定数α,βの値を設定することが好ましい。
同図において、縦軸は電圧を表し、横軸は時間を表している。参照符号611は、最も低い充電状態の鉛蓄電池セル(最小鉛蓄電池セル)のセル電圧Vcのシミュレーション結果を表し、参照符号612は、最も高い充電状態の鉛蓄電池セル(最大鉛蓄電池セル)のセル電圧Vcのシミュレーション結果を表している。図6において、時刻t0,t1,t2は、図4における時刻t0,t1,t2にそれぞれ対応している。
同図には、定格電圧2Vの鉛蓄電池セルを168個直列に接続した蓄電池列20に対して、本実施の形態に係る蓄電システム100によって第1充電制御および第2充電制御を行った場合の充電電流Iの経時変化と、従来の多段定電流充電および定電流充電を行った場合の充電電流Iの経時変化とが示されている。
なお、変曲点bとしてのSOC(=Sb%)の値は、充電電力や充電電流にも依るが、Sb=90~99%の範囲内の点であることが好ましい。
図10は、実施の形態2に係る蓄電システムの構成を示す図である。
同図に示される実施の形態2に係る蓄電システム100Aは、第2充電制御における充電電流を温度に基づいて補正する点において、実施の形態1に係る蓄電システム100と相違し、その他の点においては実施の形態1に係る蓄電システム100と同様である。
同図に示すように、制御装置1Aは、蓄電池列20の均等充電を行うための機能ブロックとして、通信部11、計測制御部12A、記憶部13A、判定部14、および充電制御部15Aを有している。
同図に示されるように、温度補正係数kは、温度の上昇に応じて値が大きくなるパラメータである。
第1の例としては、予め図12に示すような、温度または温度範囲と温度補正係数kとの対応関係を示す情報(例えばテーブル)を温度補正情報135として記憶部13Aに記憶しておく。そして、第2充電制御において、目標電流Ictを算出するときに、記憶部13に記憶された温度補正情報135を参照し、蓄電池列20の温度の計測値Taに対応する温度補正係数kを取得する。
図13は、実施の形態3に係る蓄電システム100Bにおける制御装置1Bの機能ブロック構成を示す図である。
実施の形態3に係る蓄電システム100Bにおける制御装置1Bは、第1充電制御から第2充電制御への切り替えを鉛蓄電池セルのセル電圧に基づいて行う点において、実施の形態1に係る蓄電システム100と相違し、その他の点においては、実施の形態1に係る蓄電システム100と同様である。
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
Claims (12)
- 複数の鉛蓄電池セルを含む蓄電池列と、
前記蓄電池列の電力の授受を制御する交直変換装置と、
前記蓄電池列の状態を監視し、前記交直変換装置を介して前記蓄電池列の充放電を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記蓄電池列の均等充電を行う場合に、前記蓄電池列を定電流または定電力で充電する第1充電制御を行い、前記第1充電制御中に前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧が第1閾値に到達した場合に、前記第1充電制御から、前記蓄電池列の電圧の上昇に応じて充電電流を連続的に減少させて前記蓄電池列を充電する第2充電制御に切り替え、前記第2充電制御中に前記蓄電池列の電圧が前記第1閾値よりも大きい第2閾値に到達した場合に、前記第2充電制御から、前記蓄電池列を定電圧で充電する第3充電制御に切り替える
蓄電システム。 - 請求項1に記載の蓄電システムにおいて、
前記制御装置は、前記第2充電制御において、前記充電電流を前記蓄電池列の電圧の増加に対して線形的に減少させる
ことを特徴とする蓄電システム。 - 請求項1または2に記載の蓄電システムにおいて、
温度を計測する温度センサを更に備え、
前記制御装置は、前記第2充電制御において、前記温度センサによる温度の計測結果と前記蓄電池列の電圧とに基づいて、前記充電電流を制御する
ことを特徴とする蓄電システム。 - 請求項1乃至3の何れか一項に記載の蓄電システムにおいて、
前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧は、前記蓄電池列の電圧である
ことを特徴とする蓄電システム。 - 請求項1乃至3の何れか一項に記載の蓄電システムにおいて、
前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧は、前記鉛蓄電池セルのセル電圧であって、
前記制御装置は、前記第1充電制御中に、前記複数の鉛蓄電池セルのセル電圧のうち最も大きいセル電圧と前記第1閾値とを比較し、前記最も大きいセル電圧が前記第1閾値よりも大きい場合に、前記第1充電制御から前記第2充電制御に切り替える
ことを特徴とする蓄電システム。 - 請求項1乃至5の何れか一項に記載の蓄電システムにおいて、
前記第1閾値は、前記鉛蓄電池セルの充電時間に対するセル電圧の変化を表す特性線における変曲点に基づく電圧である
ことを特徴とする蓄電システム。 - 請求項1乃至5の何れか一項に記載の蓄電システムにおいて、
前記第1閾値は、前記鉛蓄電池セルの充電状態に対するセル電圧の変化を表す特性線における変曲点に基づく電圧である
ことを特徴とする蓄電システム。 - 複数の鉛蓄電池セルを含む蓄電池列と、前記蓄電池列の電力の授受を制御する交直変換装置と、前記蓄電池列の状態を監視し、前記交直変換装置を介して前記蓄電池列の充放電を制御する制御装置とを備えた蓄電システムにおける前記蓄電池列の均等充電時の充電制御方法であって、
前記制御装置が、前記蓄電池列を定電流または定電力で充電する第1充電制御を行う第1ステップと、
前記第1充電制御中に前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧が第1閾値に到達した場合に、前記制御装置が、前記第1充電制御から、前記蓄電池列の電圧の上昇に応じて充電電流を連続的に減少させて前記蓄電池列を充電する第2充電制御に切り替える第2ステップと、
前記第2充電制御中に前記蓄電池列の電圧が前記第1閾値よりも大きい第2閾値に到達した場合に、前記制御装置が、前記第2充電制御から、前記蓄電池列を定電圧で充電する第3充電制御に切り替える第3ステップと、
を含む
充電制御方法。 - 請求項8に記載の充電制御方法において、
前記制御装置は、前記第2充電制御において、前記充電電流を前記蓄電池列の電圧の増加に対して線形的に減少させる
ことを特徴とする充電制御方法。 - 請求項8または9に記載の充電制御方法において、
前記蓄電システムは、温度を計測する温度センサを更に備え、
前記制御装置は、前記第2充電制御において、前記温度センサによる温度の計測結果と前記蓄電池列の電圧とに基づいて、前記充電電流を制御する
ことを特徴とする充電制御方法。 - 請求項8乃至10の何れか一項に記載の充電制御方法において、
前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧は、前記蓄電池列の電圧である
ことを特徴とする充電制御方法。 - 請求項8乃至11の何れか一項に記載の充電制御方法において、
前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧は、前記鉛蓄電池セルのセル電圧であって、
前記第2ステップは、
前記制御装置が、前記第1充電制御中に、前記複数の鉛蓄電池セルのセル電圧のうち最も大きいセル電圧を選択する第4ステップと、
前記制御装置が、前記第4ステップで選択した最も大きいセル電圧と前記第1閾値とを比較する第5ステップと、
前記第4ステップで選択した最も大きいセル電圧が前記第1閾値より大きい場合に、前記制御装置が、前記第1充電制御から前記第2充電制御に切り替える第6ステップと、を含む
ことを特徴とする充電制御方法。
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