KR101530821B1 - 축전 장치 및 축전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 전지 용량의 산출이나 SOC값의 보정과, 공급 전력의 변동 억제 기능을 동시에 실행할 수 있고, 설비의 대형화를 회피하는 축전 장치 및 축전 시스템을 제공한다.
방전용 단자(TA)와 충전용 단자(TB)를 구비하고, 방전용 단자로부터 공급된 직류 전력의 전압을 승압하여 충전용 단자로부터 출력하는 DC/DC 컨버터(12)와, 외부와 전기적으로 접속된 제1 접속 단자(T1), 방전용 단자(TA)와 전기적으로 접속된 제2 접속 단자(T2) 및 충전용 단자(TB)와 전기적으로 접속된 제3 접속 단자(T3)와, 축전지(4 내지 7)와의 접속을 전환하는 복수의 전환 수단(S1 내지 S4)과, DC/DC 컨버터(12)와 복수의 전환 수단(S1 내지 S4)과의 동작을 제어하는 제어부(11)를 구비하고, 제어부(11)는, 전환 수단(S1 내지 S4)을 통해서 방전용 단자(TA)에 접속된 축전지와, 전환 수단(S1 내지 S4)을 통해서 충전용 단자(TB)에 접속된 축전지와의 사이에서 충전 및 방전을 실시하도록 DC/DC 컨버터(12)를 제어하는 축전 장치를 구비한다.

Description

축전 장치 및 축전 시스템{ELECTRICAL STORAGE DEVICE AND ELECTRICAL STORAGE SYSTEM}
<관련 출원>
본 출원은, 2011년 6월 28일 출원된 일본 특허 출원 제2011-143434호를 기초한 것으로 그 우선권을 주장한다. 본 출원은, 이 출원을 참조함으로써, 동 출원의 내용 전부를 포함한다.
본 발명의 실시형태는, 축전 장치 및 축전 시스템에 관한 것이다.
최근, 발전시에 온실 효과 가스를 배출하지 않는 재생 가능 에너지를 이용한 발전 설비에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나, 재생 가능 에너지를 이용한 발전은 전력 공급량의 제어가 곤란해서, 안정된 전력 공급을 실현하는 것이 곤란하다.
장래에 상기와 같은 재생 가능 에너지를 이용한 발전 설비의 설치 수가 확대되면, 단기적인 전력 수급 균형이 깨져서 전력의 안정 공급이 곤란해지고, 전력의 품질이 악화될 우려가 있다.
따라서, 전력 계통에 있어서의 공급 전력의 변동을 억제하기 위해서, 축전지 시스템을 전력 계통측이나 수요가(빌딩, 공장 등)에 설치하고, 전력 계통과 연계된 운전을 실현하는 것이 검토되고 있다.
또한, 축전 시스템은 큰 축전 용량이 필요해지므로, 복수의 이차전지 셀을 포함하는 축전지를 조합시켜서 구성하는 것이 일반적이다.
일본 특허공개공보 특개2002-236154호 일본 특허공개공보 특개2009-261076호
축전 시스템에는 축전지의 용량이나 전지 상태(SOC: state of charge)를 정확하게 관리하는 것이 요구된다. 축전지의 전지 용량을 산출, 혹은 전지 상태값의 보정을 위해서, 축전지를 완전 방전 상태로부터 만충전 상태까지 충방전하는 방법이 있다(이하, 회복 충방전이라고 기재함).
전력 계통과 연계되는 축전 시스템에 있어서, 동시에 복수의 축전지의 회복 충방전을 실시하면, 전력 계통으로부터의 대량의 전력 소비와, 전력 계통으로의 대량의 전력 공급이 발생하고, 부하로의 공급 전력이 불안정해질 가능성이 있었다.
또한, 축전 시스템에 있어서 동시에 모든 축전지의 회복 충방전을 실시하면, 부하로의 공급 전력의 변동 억제 제어를 행할 수 없게 된다. 따라서, 각 축전지에 전력 변환기를 접속하여, 복수의 축전지를 개별로 회복 충방전을 실시하면, 축전 시스템의 설비가 커질 가능성이 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이뤄진 것이며, 축전지 전지 용량의 산출이나 SOC값의 보정과, 부하로의 공급 전력의 변동 억제 기능을 동시에 실행할 수 있고, 설비의 대형화를 회피하는 축전 장치 및 축전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시형태에 의하면, 방전용 단자와 충전용 단자를 구비하고, 상기 방전용 단자로부터 공급된 직류 전력의 전압을 승압하여 상기 충전용 단자로부터 출력하는 DC/DC 컨버터와, 외부와 전기적으로 접속 가능한 제1 접속 단자, 상기 방전용 단자와 전기적으로 접속된 제2 접속 단자 및 상기 충전용 단자와 전기적으로 접속된 제3 접속 단자를 구비한 전환 수단으로서, 상기 제1 접속 단자 내지 상기 제3 접속 단자 중 어느 하나와의 접속을 선택하고, 축전지와의 접속을 전환하는 복수의 전환 수단과, 상기 DC/DC 컨버터와 상기 복수의 전환 수단과의 동작을 제어하는 제어부를 갖추고, 상기 제어부는, 상기 전환 수단을 통해서 상기 방전용 단자에 접속된 축전지와, 상기 전환 수단을 통해서 상기 충전용 단자에 접속된 축전지와의 사이에서 충전 및 방전을 실시하도록 상기 DC/DC 컨버터를 제어하는 축전 장치가 제공된다.
상기 구성의 축전 장치, 축전 시스템에 의하면, 축전지 전지 용량의 산출이나 SOC값의 보정과, 부하로의 공급 전력의 변동 억제 기능을 동시에 실행할 수 있어, 설비의 대형화를 회피하는 축전 장치 및 축전 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시형태의 축전 장치 및 축전 시스템의 일 구성예에 대해서 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시하는 축전 장치 및 축전 시스템의, 이차전지 유닛의 일 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시형태의 축전 장치 및 축전 시스템에 있어서, 회복 충방전을 실시할 때의 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 실시형태의 축전 장치 및 축전 시스템에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1에, 본 실시형태의 축전 장치 및 축전 시스템의 일 구성예를 개략적으로 도시한다.
본 실시형태의 축전 시스템은, 복수의 축전지(4 내지 7)와, 상기 복수의 축전지(4 내지 7)가 접속된 축전 장치(10)와, 축전 장치(10)에 공급하는 전력 및 축전 장치(10)로부터 출력된 전력을 변환하는 AC/DC 쌍방향 컨버터(3)를 갖추고, 교류 전원(1)과 연계 운전하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는 축전지(4 내지 7)의 4개의 축전지를 갖는 것으로 했지만, 축전지의 수는 이것에 한정되는 것은 아니다.
AC/DC 쌍방향 컨버터(3)는, 교류 전원(1)과 부하(2)와의 사이의 교류 전력 공급 라인(LAC)과, 도시하지 않은 연계 변압기를 통해서 접속되어 있다. AC/DC 쌍방향 컨버터(3)는, 교류 전력 공급 라인(LAC)으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환해서 축전 장치(10)에 공급하는 동시에, 축전 장치(10)로부터 출력된 직류 전력을 교류 전력으로 변환해서 교류 전력 공급 라인(LAC)에 공급한다. AC/DC 쌍방향 컨버터(3)는, 예를 들면 200V 내지 700V의 직류 전압의 전력과 300V의 교류 전압의 전력을 쌍방향으로 변환한다.
연계 변압기는, AC/DC 쌍방향 컨버터(3)로부터 출력된 교류 전력을 승압해서 출력한다. 연계 변압기는 300V의 교류 전력을, 3.3KV나 6.6KV나 22KV의 교류 전압의 전력으로 승압한다.
도 2에 축전지(4 내지 7)의 일 구성예를 도시한다. 축전지(4 내지 7)의 각각은, 복수의 이차전지 셀(11 내지 mk)과, 복수의 이차전지 셀(11 내지 mk)의 전압을 검출하는 전압 검출 수단(도시하지 않음)과, 축전지(4 내지 7)에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 수단(도시하지 않음)과, 축전 장치(10)와 통신을 행하는 통신 수단(도시하지 않음)을 구비하고 있다.
이차전지 셀(11 내지 mk)은, 예를 들면 리튬 이온 축전지다. 또한, 이차전지 셀은 리튬 이온 축전지에 한하지 않고, 니켈 수소 축전지, 납 축전지, 니켈·카드뮴 축전지 등 기타 축전지 셀이어도 좋고, 축전지(4 내지 7)는 각각 상이한 종류의 축전지이어도 좋다. 복수의 이차전지 셀(11 내지 mk)은, 병렬로 접속된 k개의 이차전지 셀(11 내지 1k, 21 내지 2k, …, m1 내지 mk)을 포함하는 조전지를 m개 갖고 있다. m개의 조전지는 직렬로 접속되어 있다. 이차전지 셀의 직병렬수는, 축전지(4 내지 7)의 축전 용량에 따라서 설계시에 정할 수 있는 것이며, k 및 m은 1 이상의 임의의 값이 된다.
축전지(4 내지 7)의 전압 검출 수단은, 주기적으로 복수의 이차전지 셀(11 내지 mk)의 전압을 검출하고, 통신 수단을 통해서 축전 장치(10)에 통지하고 있다.
축전지(4 내지 7)의 전류 검출 수단은, 주기적으로 축전지(4 내지 7)에 흐르는 전류를 검출하고, 통신 수단을 통해서 축전 장치(10)에 통지하고 있다.
축전지(4 내지 7)의 통신 수단은, 전압 검출 수단 및 전류 검출 수단으로부터 주기적으로 공급되는 전압값 및 전류값을 후술하는 축전 장치(10)의 제어부(11)에, 유선 또는 무선 통신에 의해 송신한다.
축전 장치(10)는, DC/DC 컨버터(12)와, 축전지(4 내지 7)의 각각에 접속된 직류 스위치(S1 내지 S4)와, 축전 장치(10)를 포함하는 축전 시스템의 동작을 제어하는 제어부(11)를 갖추고 있다. 또한, 본 실시형태에서는 직류 스위치(S1 내지 S4)의 4개의 직류 스위치를 갖는 것으로 했지만, 직류 스위치의 수는 이것에 한정되는 것은 아니다.
직류 스위치(S1 내지 S4)는, 축전지(4 내지 7)와, 복수의 접속 단자(T1 내지 T4)와의 전기적 접속을 전환하고 있다. 제1 접속 단자(T1)는, 축전 장치(10)의 외부에 배치된 AC/DC 쌍방향 컨버터(3)와 전기적 접속되어 있다. 제2 접속 단자(T2)는, 후술하는 DC/DC 컨버터(12)의 방전용 단자(TA)와의 접속을 전환하고 있다. 제3 접속 단자(T3)는, 후술하는 DC/DC 컨버터(12)의 충전용 단자(TB)와의 접속을 전환하고 있다. 제4 접속 단자(T4)는, 어디에도 접속되지 않고 전기적으로 고립되어 있다. 직류 스위치(S1 내지 S4)의 전환 동작은 제어부(11)에 의해 제어된다.
또한, AC/DC 컨버터(3)는 쌍방향이므로, 각 직류 스위치(S1, S2, S3, S4)의 접점을 T1 단자에 접속함으로써, 교류 전원(1)으로부터의 전력을 축전지(4 내지 7)에 충전하는 것도 가능하다.
DC/DC 컨버터(12)는, 방전용 단자(TA)와 충전용 단자(TB)를 구비하고, 방전용 단자(TA)로부터 공급된 직류 전력의 전압을 승압하여 충전용 단자(TB)로부터 출력한다. DC/DC 컨버터(12)는 그 동작이 제어부(11)에 의해 제어된다.
제어부(11)는, 축전지(4 내지 7)에서 검출된 전압값 및 전류값을 수신함과 함께, 교류 전력 공급 라인(LAC)으로 공급되는 교류 전력의 전압값 및 전류값을 취득한다. 제어부(11)는 축전지(4 내지 7)의 전압값 및 전류값으로부터 연산한 잔존 에너지(SOC)값과, 교류 전력 공급 라인(LAC)의 전압값 및 전류값으로부터 교류 전력 공급 라인(LAC)의 공급 전력의 변동을 억제하도록 AC/DC 쌍방향 컨버터(3)를 제어한다.
또한, 제어부(11)는, 교류 전력 공급 라인(LAC)의 공급 전력의 변동 억제 제어를 행함과 동시에, 직류 스위치(S1 내지 S4) 및 DC/DC 컨버터(12)의 동작을 제어하고, 축전지(4 내지 7)의 회복 충방전이나 에너지의 균등화를 행할 수 있다.
다음으로, 상기의 축전 장치(10) 및 축전 시스템의 동작의 일례에 대해서 설명한다.
도 3에, 상기의 축전 장치(10) 및 축전 시스템에 있어서, 회복 충방전을 실시할 때의 동작의 일례를 설명하기 위한 도면을 도시한다.
*우선, 제어부(11)는, 축전지(4 내지 7)로부터 회복 충방전을 실시하는 대상의 축전지(제1 축전지)를 선택한다. 이어서, 제어부(11)는, 회복 충방전을 실시하는 대상 축전지 이외의 축전지로부터, 회복 충방전에 이용하는 축전지(제2 축전지)를 선택한다.
여기에서는, 제어부(11)는 축전지(4)를 회복 충방전의 대상 축전지로 하고, 축전지(5, 6)를 회복 충방전에 이용하는 축전지로서 선택하며, 축전지(7)는 교류 전력 공급 라인(LAC)의 공급 전력 변동 억제 제어에 이용하는 것으로서 설명한다. 제어부(11)는 하기의 회복 충방전 동작과 동시에, 축전지(7)를 이용해서 변동 억제 제어를 행한다.
여기에서, 회복 충방전에 이용하는 축전지로서 2대 사용하고 있는 이유는, 회복 충방전을 실시하는 대상 축전지(4) 및 회복 충방전에 이용하는 축전지(5, 6)의 SOC값이 50％ 이하였을 경우, 회복 충방전을 충전 종료시까지 충전할 경우, 혹은, 방전 종료시까지 방전할 경우에, 에너지가 축전지 1대로는 부족할 가능성이 있기 때문이다. 각 축전지(4 내지 7)의 잔존 에너지가 50％ 이상이면, 회복 충방전을 실시하는 축전지 1대, 회복 충방전에 이용하는 축전지 1대로도 실시 가능하다.
또한, 제어부(11)는, 회복 충방전 대상으로 하는 축전지를 선택할 때에, 복수의 축전지(4 내지 7)의 전압값이나 전류값으로부터 잔존 에너지를 연산하고, 잔존 에너지가 50％ 이상인 축전지를 선택하도록 해도 좋다. 다시 말해, 제어부(11)는, 회복 충방전 대상으로 하는 축전지를 선택할 때, 선택된 축전지의 잔존 에너지를 연산하고, 회복 충방전의 대상으로 하는 축전지의 잔존 에너지가 X1[％]일 경우, X1[％]<50[％]일 경우에는 회복 충방전을 실시하지 않도록 해도 좋다.
제어부(11)는, 회복 충방전의 대상으로 하는 축전지의 잔존 에너지를 100[％]에서 뺀 차이가, 회복 충방전에 이용하는 축전지의 잔존 에너지보다도 클 경우, 추가로 회복 충방전에 이용하는 축전지를 선택하고, 회복 충방전의 대상으로 하는 축전지의 잔존 에너지를 100[％]에서 뺀 차이가 회복 충방전에 이용하는 복수의 축전지의 잔존 에너지의 합보다도 작아질 때까지 회복 충방전에 이용하는 축전지를 추가로 선택한다.
구체적으로는, 제어부(11)는, 회복 충방전의 대상으로 하는 축전지를 선택할 때, 선택된 축전지의 전압값이나 전류값으로부터 잔존 에너지를 연산하고, 회복 충방전의 대상으로 하는 축전지의 잔존 에너지가 X1[％]이며, 회복 충방전에 이용하는 축전지의 잔존 에너지가 X2[％]일 경우, (100[％]-X1[％])>X2[％]일 경우, 추가로 회복 충방전에 이용하는 축전지를 선택한다.
이때, 추가로 선택된 축전지의 잔존 에너지가 X3[％], …, Xn[％]일 경우, (100[％]-X1[％])<(X2[％]+X3[％]+…Xn[％])이 될 때까지 회복 충전에 사용하는 축전지를 선택한다.
여기에서, 회복 충방전의 대상으로 하는 축전지의 잔존 에너지, 혹은 회복 충방전에 이용하는 축전지의 잔존 에너지가 소정값보다도 작을 경우, 회복 충방전에 이용하는 축전지가 많이 필요하게 되고, 교류 전력 공급 라인(LAC)의 공급 전력변동 억제 제어에 사용하는 축전지가 적어져 버린다. 따라서, 제어부(11)는, 교류 전력 공급 라인(LAC)에 의해 부하(2)로 공급되는 전력이 불안정해지는 것을 피하기 위해서, 회복 충방전에 이용하는 충전지를 2대 이하가 되도록 복수의 축전지의 잔존 에너지를 비교해서 선택하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 회복 충방전의 대상 축전지(4)와 회복 충방전에 이용하는 축전지(5, 6)를 선택한 후, 제어부(11)는, 직류 스위치(S1)를 제2 접속 단자(T2)에 접속하고, 직류 스위치(S2, S3)를 제3 접속 단자(T3)에 접속하며, 직류 스위치(S4)를 제1 접속 단자(T1)에 접속한다.
제어부(11)는, 회복 충방전 개시시의 충전 상태부터 정격 전력으로 축전지(4)의 방전을 실시하고, DC/DC 컨버터(12)를 제어하고, 방전용 단자(TA)에 공급된 직류 전력을 소정의 전압으로 승압하여 충전용 단자(TB)로부터 출력한다. 이 때, DC/DC 컨버터(12)는, 예를 들면 방전용 단자(TA)로부터 약 200V의 전압의 직류 전력이 공급되었을 경우, 약 400V로 승압하여 충전용 단자(TB)로부터 직류 전력을 출력해서 축전지(5, 6)를 충전한다.
이 때, 제어부(11)는, 축전지(4, 5, 6)의 전압 및 전류를 감시한다. 축전지(4)의 전압이 방전말 전압에 도달한 시점의 방전 전력량을 0Wh로 한다. 제어부(11)는 이 시점에서 축전지(4)의 SOC값을 제로[％]로 한다(타이밍(A)).
계속해서 제어부(11)는, 축전지(4)가 방전 전력 상태 0Wh인 상태에서, 정격 전력에서의 충전을 실시한다. 제어부(11)는, 직류 스위치(S1)를 제3 접속 단자(T3)에 접속하고, 직류 스위치(S2, S3)를 제2 접속 단자(T2)에 접속하고, DC/DC 컨버터(12)를 제어하고, 축전지(5, 6)로부터 방전용 단자(TA)에 공급된 직류 전력을 소정의 전압으로 승압하여 충전용 단자(TB)로부터 출력하고, 축전지(4)를 충전한다.
이 때, 제어부(11)는, 축전지(4, 5, 6)의 전압 및 전류를 감시함과 함께, 축전지(4)로부터 수신되는 전류값을 적산해서 충전 전력량의 연산을 실시한다. 축전지(4)의 전압이 충전말 전압에 도달한 시점의 충전 전력량[Wh]이 축전지(4)의 현재의 충전 용량이다. 따라서, 제어부(11)는 내부에서 보유하고 있는 축전지(4)의 충전 용량에 오차가 생긴 경우에는, 이 시점에서 연산된 전력 적산값을 충전 용량으로 한다(타이밍(B)).
이어서, 제어부(11)는, 축전지(4)를 정격 전력으로 방전을 실시한다. 제어부(11)는, 직류 스위치(S1)를 제1 접속 단자(T2)에 접속하고, 직류 스위치(S2, S3)를 접속 단자(T3)에 접속하여, DC/DC 컨버터(12)를 제어하고, 축전지(4)로부터 방전용 단자(TA)에 공급된 직류 전력을 소정의 전압으로 승압하여 충전용 단자(TB)로부터 출력하여, 축전지(5, 6)를 충전한다.
이 때, 제어부(11)는, 축전지(4, 5, 6)의 전압 및 전류를 감시함과 함께, 축전지(4)로부터 수신한 전력값을 적산해서 방전 전력량을 연산한다. 축전지(4)의 전압이 방전말 전압에 도달한 시점의 방전 전력량이 축전지(4)의 현 시점에서의 방전 용량이다. 따라서, 제어부(11)는, 내부에서 보유하고 있는 축전지(4)의 방전 용량에 오차가 생겼을 경우에는, 이 시점에서 연산된 전력 적산값을 방전 용량으로 한다(타이밍(C)).
또한, 축전지(4)의 방전중에 있어서, 축전지(4)의 전압이 방전말 전압에 도달하기 전에, 축전지(5, 6)의 어느 쪽 전압이 충전말 전압이 되었을 경우에는, 제어부(11)는, 충전말 전압이 된 축전지에 접속된 직류 스위치를 제어해서 제1 접속 단자(T1) 혹은 제4 접속 단자(T4)로 전환하여 충전을 정지하고, 충전말 전압이 되지 않은 다른 쪽 축전지에만 충전을 실시하도록 한다.
마찬가지로, 축전지(4)의 충전중에 있어서, 축전지(4)의 전압이 충전말 전압에 도달하기 전에, 축전지(5, 6)의 어느쪽 전압이 방전말 전압이 되었을 경우에는, 제어부(11)는, 방전말 전압이 된 축전지에 접속된 직류 스위치를 제어해서 제1 접속 단자(T1) 혹은 제4 접속 단자(T4)에 전환하여 방전을 정지하고, 방전말 전압이 되지 않은 다른 쪽 축전지에만 충전을 실시하도록 한다.
축전지(4)의 회복 충방전이 종료된 후, 회복 충방전의 대상으로 하는 축전지(4) 및 회복 충방전에 이용한 축전지(5, 6)를, 계통 연계 운전을 실시하고 있는 그 이외의 축전지(7)에 재접속할 경우, 제어부(11)는 축전지(4, 5, 6)와 축전지(7)와의 잔존 에너지 및 전압을 감시하고, 계통 연계 운전을 실시하고 있는 축전지(7)의 잔존 에너지와, 축전지(4 내지 6)의 잔존 에너지와의 차이가 미리 설정된 임계값 이하이며, 또한, 계통 연계 운전을 실시하고 있는 축전지(7)의 직류 전압과, 축전지(4 내지 6)의 직류 전압과의 차이가 미리 설정된 임계값 이하일 경우에, 직류 스위치(S1 내지 S3)를 제3 접속 단자에 접속시킨다.
이는, 축전지(7)와 축전지(4, 5, 6)와의 사이의 잔존 에너지 차이 및 전압 차이가 클 경우에 이들 축전지(4 내지 7)를 접속하면, 전압이 낮은 축전지로 큰 전류가 흘러서 축전지가 고장나는 경우가 있기 때문이다. 이와 같이, 축전지(4 내지 6)와 계통 연계 운전을 행하고 있는 축전지(7)와의 잔존 에너지 차이 및 전압 차이의 임계값을 미리 설정하고, 이들 값이 임계값 이하일 경우만 접속함으로써, 고장을 회피하여 안전성 및 신뢰성이 높은 축전 장치 및 축전 시스템을 제공할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이, 직류 스위치(S1 내지 S4)를 전환하여, 축전지(4, 5, 6)와의 사이에 전력을 충방전함으로써 회복 충방전을 실시하면, 교류 전력 공급 라인(LAC)으로부터 전력 공급되는 경우도 교류 전력 공급 라인(LAC)에 전력 출력하는 경우도 없이, 축전 시스템 내부에서의 전력의 교환으로 회복 충방전을 실시할 수 있다.
게다가, 본 실시형태에서는, 회복 충방전의 대상으로 하는 축전지 및 회복 충방전에 이용하는 축전지 이외의 축전지는, 교류 전력 공급 라인(LAC)의 공급 전력 변동 억제 제어에 이용할 수 있게 된다. 즉, 제어부(11)는, 회복 충방전을 실시하면서, 교류 전력 공급 라인(LAC)의 공급 전력 변동에 따라서 축전지(7)로의 충전 및 축전지(7)의 방전을 실시하도록 AC/DC 쌍방향 컨버터(3)의 동작을 제어하고 있다.
즉, n병렬의 축전지를 포함하는 축전지 시스템에 있어서 회복 충방전을 실시할 때에, 복수의 축전지 사이에서 충방전을 실시함으로써 축전지마다 회복 충방전을 실시하고, 회복 충방전 중의 축전지와 회복 충방전에 이용하는 축전지가 j대라고 하면, n병렬의 축전지 전체의 전지 용량에 대하여 (1-j/n)의 용량은 교류 전력 공급 라인의 공급 전력의 변동 억제 제어 등, 회복 충방전 이외의 목적으로 사용할 수 있게 된다. 또한, 회복 충방전의 대상으로 하는 축전지의 전력은 다른 축전지에 충전되기 때문에 계통측에서 보아 과잉 전력 출력이나 전력 공급이 제로가 되고, 계통 전력이 불안정해지는 것을 억제할 수 있게 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 축전지(4 내지 7)의 각각에 접속된 복수의 DC/DC 컨버터를 설치할 필요가 없기 때문에, 축전 장치(10) 및 축전 시스템의 설비가 대형화되는 것이 회피된다.
상기한 바와 같이, 본 실시형태의 축전 장치(10) 및 축전 시스템에 의하면, 전지 용량의 산출이나 SOC값의 보정과, 교류 전력 공급 라인(LAC)의 공급 전력의 변동 억제 기능을 동시에 실행할 수 있고, 설비의 대형화를 회피하는 축전 장치 및 축전 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 축전 장치 및 축전 시스템에서는, 복수의 축전지(4 내지 7) 사이에서 전력의 충방전이 가능해지므로, 직류 스위치(S1 내지 S4)를 전환하여 축전지(4 내지 7)에 축적된 에너지를 균등화할 수 있다. 예를 들면, 큰 에너지가 축적된 축전지를 방전시켜서 에너지를 균등화하면 계통에 대하여 전력이 출력되어, 교류 전력 공급 라인(LAC)의 공급 전력이 불안정해질 가능성이 있다. 또한, 예를 들면 저항 등의 부하를 이용해서 큰 에너지가 축적된 축전지를 방전시킴으로써 에너지를 균등화하면, 에너지의 이용 효율이 저하되어버린다. 이에 반해, 본 실시형태에서는 복수의 축전지(4 내지 7) 사이에서 전력을 충방전시키기 때문에, 교류 전력 공급 라인(LAC)의 공급 전력에 영향을 주지 않고, 또한, 에너지 사용 효율의 저하를 억제해서 에너지의 균등화를 행할 수 있다.
또한, 에너지의 균등화를 행할 때에도, 모든 축전지(4 내지 7)에 대해서 동시에 에너지를 균등화할 필요는 없고, 복수의 축전지(4 내지 7) 중 몇가지는 교류 전력 공급 라인(LAC)의 공급 전력의 변동 억제 제어를 위해서 이용하면서, 나머지 축전지에 대해서 에너지 균등화를 행할 수 있다.
본 발명의 몇가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규인 실시형태는, 그 밖의 여러 가지 형태로 실시될 수 있고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 각종 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허 청구 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는, 직류 스위치(S1 내지 S4)가 제4 접속 단자(T4)를 구비하고 있었지만, 제4 접속 단자(T4)는 생략 가능하다. 축전지(4 내지 7)와 축전 장치(10)와의 접속을 차단할 경우에는, 직류 스위치(S1 내지 S4)가 제1 접속 단자(T1), 제2 접속 단자(T2) 및 제3 접속 단자(T3) 중 어느 것에도 접속되지 않으면 좋다.

Claims (1)

  1. 방전용 단자와 충전용 단자를 구비하고, 상기 방전용 단자로부터 공급된 직류 전력의 전압을 승압하여 상기 충전용 단자로부터 출력하는 DC/DC 컨버터와,
    외부와 전기적으로 접속 가능한 제1 접속 단자, 상기 방전용 단자와 전기적으로 접속된 제2 접속 단자 및 상기 충전용 단자와 전기적으로 접속된 제3 접속 단자를 구비한 전환 수단으로서, 상기 제1 접속 단자 내지 상기 제3 접속 단자 중 어느 하나와의 접속을 선택하고, 복수의 축전지와의 접속을, 상기 축전지마다 전환하는 복수의 상기 전환 수단과,
    상기 DC/DC 컨버터와 복수의 상기 전환 수단과의 동작을 제어하는 제어부를 갖추고,
    상기 제어부는, 상기 전환 수단을 통해서 상기 방전용 단자에 접속된 상기 축전지와, 상기 전환 수단을 통해서 상기 충전용 단자에 접속된 상기 축전지를 선택하여, 회복 충방전을 실시하도록 상기 DC/DC 컨버터를 제어함과 더불어,
    상기 제어부는, 회복 충방전을 실시하는 것 이외의 축전지를 선택하여, 상기 제1 접속 단자에 접속된 교류 전력 공급 라인의 공급 전력 변동에 따라 충전 및 방전을 행함으로써, 상기 제1 접속 단자에 접속된 부하에의 공급 전력의 변동 억제 제어를, 동시에 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는, 축전 장치.
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