KR20160025507A - 축전 시스템, 축전 모듈 및 제어 방법 - Google Patents

축전 시스템, 축전 모듈 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

축전 시스템은, 예를 들어 전력선에 대하여 병렬 접속되는 복수의 축전 모듈과, 상기 전력선에서의 시스템 전압을 취득하는 시스템 전압 취득부를 갖고, 상기 축전 모듈은 1개 또는 복수의 축전지를 포함하는 축전부와, 상기 축전부와 상기 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부를 갖고, 상기 전류 제어부는, 상기 시스템 전압 및 상기 축전부의 전압에 따라서, 상기 축전부와 상기 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어한다.

Description

축전 시스템, 축전 모듈 및 제어 방법{ELECTRICITY STORAGE SYSTEM, ELECTRICITY STORAGE MODULE, AND CONTROL METHOD}
본 기술은 축전 시스템, 축전 모듈 및 제어 방법에 관한 것이다.
시스템 가동 중에, 시스템을 구성하는 유닛을 교환, 발거, 증설하는 등, 소위 핫 스왑에 관한 기술이 알려져 있다. 시스템 가동 중에 유닛을 접속하는 경우에, 시스템 내에 대전류(돌입 전류)가 흘러서, 시스템이 손상될 우려가 있다. 그로 인해, 돌입 전류를 저감시키는 제안이 이루어져 있다(예를 들어, 하기 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 평09-284998호 공보
특허문헌 1의 기술은 전원으로서 전지를 사용하는 것이 아니다. 전원으로서 전지를 사용하는 시스템에서도, 돌입 전류를 저감시키는 것이 바람직하다.
따라서, 본 기술의 목적 중 하나는, 상기 점을 해결할 수 있는 축전 시스템, 축전 모듈 및 제어 방법을 제공하는 데 있다.
전술한 과제를 해결하기 위해서, 본 기술은 예를 들어
전력선에 대하여 병렬 접속되는 복수의 축전 모듈과,
전력선에서의 시스템 전압을 취득하는 시스템 전압 취득부를 갖고,
축전 모듈은,
1개 또는 복수의 축전지를 포함하는 축전부와,
축전부와 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부를 갖고,
전류 제어부는 시스템 전압 및 축전부의 전압에 따라서, 축전부와 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 축전 시스템이다.
본 기술은, 예를 들어,
소정의 전력선에 대하여 접촉 분리 가능하게 되고,
1개 또는 복수의 축전지를 포함하는 축전부와,
축전부와 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부를 갖고,
전류 제어부는 전력선에서의 시스템 전압 및 축전부의 전압에 따라서, 축전부와 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 축전 모듈이다.
본 기술은, 예를 들어,
축전 모듈이 접촉 분리 가능하게 되는 전력선에서의 시스템 전압을 취득하고,
취득한 시스템 전압과, 1개 또는 복수의 축전지를 포함하는 축전부의 전압에 따라서, 축전부와 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 축전 모듈에서의 제어 방법이다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 전원으로서 전지를 사용하는 시스템에서, 돌입 전류를 저감시키는 제어를 행할 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이며, 그에 의해 본 기술의 내용이 한정되어서 해석되는 것은 아니다. 또한, 예시된 효과와 상이한 효과가 얻어지는 것을 부정하는 것이 아니다.
도 1은 일반적인 축전 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일반적인 축전 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 기술의 일 실시 형태에서의 축전 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 기술의 일 실시 형태에서의 축전 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 기술의 일 실시 형태에서의 축전 모듈의 처리의 흐름의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 기술의 일 실시 형태에서의 가변 저항의 저항값을 설정하는 처리의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 기술의 변형예에서의 축전 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 기술의 응용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 기술의 응용예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 기술의 실시 형태 등에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
<1. 일 실시 형태>
<2. 변형예>
<3. 응용예>
이하에 설명하는 실시 형태 등은, 본 기술의 적합한 구체예이며, 본 기술의 내용이 이들 실시 형태 등에 한정되는 것은 아니다.
<1. 일 실시 형태>
「일반적인 축전 시스템 및 축전 모듈의 구성의 일례」
본 기술의 이해를 용이하게 하기 위해서, 우선 일반적인 축전 시스템 및 축전 모듈의 일례에 대해서 설명한다.
도 1은, 일반적인 축전 시스템의 구성의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 축전 시스템(1)은 EMU(Energy Management Unit)(10)와, 복수의 축전 모듈을 포함한다. 도 1에서는, 복수의 축전 모듈의 일례로서, 축전 모듈(11a)과, 축전 모듈(11b)과, 축전 모듈(11c)과, 축전 모듈(11d)이 도시되어 있다. 개개의 축전 모듈을 구별할 필요가 없는 경우에는, 축전 모듈(11)이라고 적절히 칭한다.
EMU(10)와 축전 모듈(11)이 소정의 통신 라인 SL1을 통해서 접속된다. 통신 라인 SL1을 통해서 EMU(10)와 축전 모듈(11) 사이에서 데이터나 커맨드의 수수가 가능해진다.
복수의 축전 모듈(11)은, 소정의 전력 라인 PL1에 대하여 병렬 접속된다. 축전 모듈(11)은 전력 라인 PL1을 통해서 부하(13)에 접속된다. 부하(13)의 내용은, 축전 시스템(1)의 용도에 따라서 적절히 설정할 수 있다. 축전 시스템(1)의 가동 시에는, 전력 라인 PL1에 전압 Vsys1이 발생한다.
도 2는, 일반적인 축전 모듈의 구성의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 2에서는, 축전 모듈(11a)이 도시되어 있지만, 축전 모듈(11b) 등의 다른 축전 모듈도 마찬가지의 구성을 갖는다. 또한, 도 2에서는, 전력의 경로가 실선에 의해 도시되고, 데이터나 제어 명령의 경로가 점선에 의해 도시되어 있다.
축전 모듈(11a)은, 예를 들어 모듈 컨트롤러(21)와, BMU(Battery Management Unit)(22)와, 축전부(23)와, PV(Photovoltaic) 충전기(24)와, AC(Alternating Current)-DC(Direct Current) 컨버터(25)를 포함한다. PV 충전기(24)는 축전 모듈(11a)의 외부의 PV 패널(14)에 대하여 접속된다. AC-DC 컨버터(25)는, 축전 모듈(11a)의 외부의 계통 전력(15)에 접속된다. 또한, 이들 구성에 대해서는, 본 기술의 일 실시 형태에서의 축전 모듈의 구성을 설명할 때에, 구체적으로 설명한다.
축전 모듈(11)은, 전력 라인 PL1에 대하여 접촉 분리 가능하게 된다. 예를 들어, 축전 시스템(1)의 가동 중에, 복수의 축전 모듈(11) 중 축전 모듈(11a)을 전력 라인 PL1로부터 분리할 수 있다. 예를 들어, 축전 모듈(11a)의 점검, 수리 등의 유지 보수를 행할 때에, 축전 모듈(11a)이 전력 라인 PL1로부터 분리된다.
유지 보수의 종료 후, 축전 모듈(11a)이 전력 라인 PL1에 대하여 다시 접속된다. 이 접속 시에, 예를 들어 전압 Vsys1이 축전부(23)의 전압 Vbatt1보다 소정 이상 큰 경우에는, 축전부(23)와 전력 라인 PL1 사이의 전력 라인을, 축전부(23)의 정격을 초과하는 돌입 전류가 축전부(23)를 향해서 흐를 우려가 있다. 한편, 전압 Vbatt1이 전압 Vsys1보다 소정 이상 큰 경우에는, 축전부(23)로부터 부하(13)를 향하는 돌입 전류가 흐를 우려가 있다.
축전 모듈(11a)을 전력 라인 PL1에 접속할 때에는, 돌입 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해서, 전압 Vsys1과 전압 Vbatt1의 전위차에 주의하지 않으면 안되고, 접속 작업에 시간과 손이 많이 간다는 문제가 있었다. 또한, 축전 모듈(11a)을 전력 라인 PL1에 접속할 때의 수순이 잘못되면, 돌입 전류가 흐를 우려가 있다고 하는 문제가 있었다. 이하, 이러한 문제를 감안하여 이루어진 본 기술의 일 실시 형태에 대해서 설명한다.
「축전부의 일례」
본 기술의 일 실시 형태의 설명에 앞서, 일 실시 형태에서의 축전부의 일례에 대해서 설명한다. 축전부는, 예를 들어 복수의 2차 전지에 의해 구성된다. 축전부를 구성하는 2차 전지는, 예를 들어 정극 활물질과, 흑연 등의 탄소 재료를 부극 활물질로서 포함하는 리튬 이온 2차 전지이다. 정극 재료로서 특별히 한정은 없지만, 바람직하게는 올리빈 구조를 갖는 정극 활물질을 함유하는 것이다.
올리빈 구조를 갖는 정극 활물질로서 더욱 바람직하게는, 리튬 철 인산 화합물(LiFePO4), 또는 이종 원자를 함유하는 리튬 철 복합 인산 화합물(LiFexM1 - xO4: M은 1종 이상의 금속, x는 0<x<1임)이 바람직하다. 여기서, 「주체」란, 정극 활물질층의 정극 활물질 총질량의 50％ 이상을 의미한다. 또한, M이 2종 이상인 경우에는, 각각의 하첨 숫자의 총합이 1-x로 되도록 선정된다.
M으로서는, 전이 원소, IIA족 원소, IIIA족 원소, IIIB족 원소, IVB족 원소 등을 들 수 있다. 특히 코발트(Co), 니켈, 망간(Mn), 철, 알루미늄, 바나듐(V), 및 티타늄(Ti) 중 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다.
정극 활물질은 리튬 철 인산 화합물 또는 리튬 철 복합 인산 화합물의 표면에 당해 산화물과는 상이한 조성의 금속 산화물(예를 들어, Ni, Mn, Li 등으로부터 선택되는 것)이나 인산 화합물(예를 들어, 인산 리튬 등) 등을 포함하는 피복층이 실시되어 있어도 된다.
리튬(Li)을 흡장 및 방출하는 것이 가능한 정극 재료로서, 층상 암염 구조를 갖는 코발트산 리튬(LiCoO2), 니켈산 리튬(LiNiO2), 망간산 리튬(LiMnO2), 스피넬 구조를 갖는 망간산 리튬(LiMn2O4) 등의 리튬 복합 산화물이 사용되어도 된다.
본 기술에서의 흑연으로서는, 특별히 한정은 없고, 업계에서 사용되는 흑연 재료를 널리 사용할 수 있다. 부극의 재료로서, 티타늄산 리튬, 실리콘(Si)계 재료, 주석(Sn)계 재료 등이 사용되어도 된다.
본 기술에 따른 전지의 전극 제조법으로서는, 특별히 한정은 없고, 업계에서 사용되고 있는 방법을 널리 사용할 수 있다.
본 기술에서의 전지 구성으로서는, 특별히 한정은 없고, 공지된 구성을 널리 사용할 수 있다.
본 기술에 사용되는 전해액으로서는, 특별히 한정은 없고, 액상, 겔상을 포함하여, 업계에서 사용되는 전해액을 널리 사용할 수 있다.
전해액 용매로서 바람직하게는, 4-플루오로-1,3-디옥솔란-2-온(FEC), 탄산 에틸렌, 탄산 프로필렌, 탄산 부틸렌, 탄산 비닐렌(VC), 탄산 디메틸, 탄산 디에틸, 탄산 에틸메틸, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, 1,2-디메톡시에탄, 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란, 1,3-디옥솔란, 4-메틸-1,3-디옥솔란, 아세트산 메틸, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸, 아세토니트릴, 글루타로니트릴, 아디포니트릴, 메톡시아세토니트릴, 3-메톡시프로필로니트릴, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸피롤리디논, N-메틸옥사졸리디논, 니트로메탄, 니트로에탄, 술포란, 디메틸술폭시드, 인산 트리메틸, 인산 트리에틸, 에틸렌술피드 및 비스트리플루오로메틸술포닐이미드트리메틸헥실암모늄, 더욱 바람직하게는 4-플루오로-1,3-디옥솔란-2-온(FEC), 탄산 에틸렌, 탄산 프로필렌, 탄산 부틸렌, 탄산 비닐렌(VC), 탄산 디메틸, 탄산 디에틸, 탄산 에틸메틸, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤이다.
전해액 지지염으로서 바람직하게는, 육불화 인산 리튬(LiPF6), 비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드리튬(Li(C2F5SO2)2N), 과염소산 리튬(LiClO4), 육불화 비산 리튬(LiAsF6), 사불화 붕산 리튬(LiBF4), 트리플루오로메탄술폰산 리튬(LiSO3CF3), 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드리튬(Li(CF3SO2)2N), 트리스(트리플루오로메탄술포닐)메틸 리튬(LiC(SO2CF3)3이다.
리튬 이온 2차 전지는, 형상에 따라서 각형, 원통형 등으로 분류할 수 있다. 본 기술에서는 일례로서, 원통형의 리튬 이온 2차 전지가 사용된다. 축전지의 일례인 하나의 원통형 리튬 이온 2차 전지를 셀이라고 적절히 칭한다. 리튬 이온 2차 전지의 셀의 평균적인 출력 전압은, 예를 들어 3.0V(볼트) 정도이며, 만충전 전압은, 예를 들어 4.2V 정도이다. 또한, 리튬 이온 2차 전지의 셀의 용량은, 예를 들어 3Ah(암페어 아워)(3000mAh(밀리 암페어 아워))이다.
복수의 셀이 접속됨으로써, 서브 모듈이 형성된다. 서브 모듈은, 예를 들어 8개의 셀이 병렬로 접속된 구성을 갖는다. 이 경우의 서브 모듈의 용량은 24Ah 정도로 되고, 전압은 셀의 전압과 대략 동일한 3.0V 정도로 된다.
예를 들어, 16의 서브 모듈이 직렬로 접속됨으로써 축전부가 구성된다. 이 경우의 축전부의 용량은 24Ah 정도로 되고, 전압은 48V(3.0V×16) 정도로 된다. 축전부가 다른 구성 요소와 함께 공통의 케이스 내에 수납됨으로써 하나의 축전 모듈이 형성된다.
또한, 축전부의 구성은 용도 등에 따라서 적절히 변경할 수 있다. 또한, 리튬 이온 2차 전지에 한정되지 않고, 리튬 이온 2차 전지 이외의 2차 전지(나트륨-황 전지, 니켈 수소 전지 등)나 캐패시터(전기 이중층 캐패시터 등), 이들을 조합한 것에 의해 축전부가 구성되어도 된다.
「일 실시 형태에서의 축전 시스템 및 축전 모듈의 구성의 일례」
도 3은, 본 기술의 일 실시 형태에서의 축전 시스템의 구성의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 축전 시스템(2)은 EMU(30)와, 복수의 축전 모듈을 포함한다. 도 3에서는, 복수의 축전 모듈의 일례로서, 축전 모듈(31a)과, 축전 모듈(31b)과, 축전 모듈(31c)과, 축전 모듈(31d)이 도시되어 있다. 개개의 축전 모듈을 구별할 필요가 없는 경우에는, 축전 모듈(31)이라고 적절히 칭한다.
EMU(30)는, 축전 시스템(2)에서의 상위 컨트롤러로서 기능하고, 축전 시스템(2)의 각 부를 제어한다. 또한, EMU(30)는 전압 센서 등(도시는 생략함)에 의해 측정되는 전력 라인 PL10에서의 시스템 전압(후술하는 전압 Vsys10)을 취득하는 시스템 전압 취득부로서 기능한다. EMU(30)는, 예를 들어 소정의 주기를 갖고 시스템 전압을 취득한다.
EMU(30)와 축전 모듈(31)이 소정의 통신 라인 SL10을 통해서 접속된다. 통신 라인 SL10을 통해서 EMU(30)와 축전 모듈(31) 사이에서, 소정의 통신 규격에 기초하는 데이터나 제어 명령의 수수가 가능하게 된다.
복수의 축전 모듈(31)은, 소정의 전력 라인 PL10에 대하여 병렬 접속된다. 축전 모듈(31)은 전력 라인 PL10을 통해서 부하(33)에 접속된다. 부하(33)의 내용은, 축전 시스템(2)의 용도에 따라서 적절히 설정할 수 있다. 축전 시스템(2)의 가동 시에는, 전력 라인 PL10에 시스템 전압의 일례인 전압 Vsys10이 발생한다.
도 4는, 본 기술의 일 실시 형태에서의 축전 모듈의 구성의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 4에서는, 축전 모듈(31a)이 도시되어 있지만, 축전 모듈(31b) 등의 다른 축전 모듈도 마찬가지의 구성을 갖는다. 또한, 도 4에서는, 전력의 경로가 실선에 의해 도시되고, 데이터나 제어 명령의 경로가 점선에 의해 도시된다.
축전 모듈(31a)은, 예를 들어 PV 패널(34), 계통 전력(35) 및 부하(33)에 접속된다. PV 패널(34)은, 예를 들어 지붕, 옥외 등에 설치되는 태양 전지 모듈이다. 태양 전지 모듈은 복수의 태양 전지를 접속해서 패널 형상으로 한 것으로, 솔라 패널이라고도 칭해진다. 통상, 복수매의 태양 전지 모듈이 배열되어 설치되어, 태양 전지 어레이가 구성된다.
PV 패널(34)에 대하여 파워 컨디셔너(도시는 생략함)가 접속된다. 파워 컨디셔너는, 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking: MPPT)라고 칭해지는 제어를 행한다. 이 제어는, 태양 전지 모듈의 발전 전력의 변동에 추종하여, 항상 최대의 전력점을 쫓는 방식이다. 이 파워 컨디셔너의 출력이 외부 전력 계통의 전력 공급 라인에 접속되고, 태양 전지 모듈의 발전 전력(잉여 전력)이 매전되는 구성으로 해도 된다.
계통 전력(35)은, 예를 들어 상용 전력이다. 전력 공급자의 발전소에서 발전된 전력(교류 전력)이 도시하지 않은 송전망, 배전망을 통해서 계통 전력(35)에 공급된다. 부하(33)는 냉장고나 텔레비전 장치 등의 전자 기기 이외에, 대규모 시스템 등, 용도에 따라서 적절히 설정할 수 있다.
축전 모듈(31a)은, 예를 들어 모듈 컨트롤러(41)와, BMU(42)와, 축전부(43)와, PV 충전기(44)와, AC-DC(45)와, 브레이커(46)와, 가변 저항(47)을 포함한다. PV 충전기(44)는 축전 모듈(31a)의 외부의 PV 패널(34)에 대하여 접속된다. AC-DC 컨버터(45)는 축전 모듈(31a)의 외부의 계통 전력(35)에 접속된다.
모듈 컨트롤러(41)는 CPU(Central Processing Unit) 등에 의해 구성되며, 축전 모듈(31a)의 각 부를 제어한다. 모듈 컨트롤러(41)가 프로그램 등이 저장되는 ROM(Read Only Memory)이나, 워크 메모리 등으로서 사용되는 RAM(Random Access Memory)을 갖는 구성으로 해도 된다. 모듈 컨트롤러(41)가, 예를 들어 BMU(42)와, PV 충전기(44)와, AC-DC 컨버터(45)와, 브레이커(46)와, 가변 저항(47)에 대한 제어를 실행한다.
모듈 컨트롤러(41)는 EMU(30)와 통신을 행함으로써, EMU(30)로부터 전력 라인 PL10에서의 전압 Vsys10을 취득한다. 또한, 모듈 컨트롤러(41)는 축전부(43)의 전압 Vbatt10을 취득한다. 축전부(43)의 전압 Vbatt10은, 예를 들어 전압 센서(도시는 생략함) 등에 의해 측정된다.
또한, 모듈 컨트롤러(41)는, 예를 들어 BMU(42)가 오프되어 있는 경우에도 계속해서 동작한다. 이 경우의 모듈 컨트롤러(41)의 전원으로서는, PV 패널(34) 및 PV 충전기(44)를 통해서 공급되는 전력이어도 되고, 계통 전력(35) 및 AC-DC 컨버터(45)를 통해서 공급되는 전력이어도 된다. 축전부(43)의 전력이 모듈 컨트롤러(41)에만 공급되도록 해도 된다.
일례로서, 모듈 컨트롤러(41)와 가변 저항(47)에 의해, 전류 제어부가 구성된다. 이 경우, 모듈 컨트롤러(41)는 가변 저항(47)의 저항값을 설정하는 저항 제어부로서 기능한다. 모듈 컨트롤러(41)는, 전압 Vsys10 및 전압 Vbatt10에 따라서 가변 저항(47)의 저항값을 적절하게 설정한다. 모듈 컨트롤러(41)에 의해 가변 저항(47)의 저항값이 적절하게 설정됨으로써, 축전부(43)와 전력 라인 PL10 사이에 흐르는 전류가 제어된다.
모듈 컨트롤러(41)는, 예를 들어 전압 Vsys10 및 전압 Vbatt10에 기초해서 얻어지는 값(예를 들어, 차분값)이 소정값보다 큰 경우에, 축전부(43)와 전력 라인 PL10 사이에 흐르는 전류가 소정의 전류값 이하로 되도록, 가변 저항(47)의 저항값을 설정한다.
BMU(42)는 축전부(43)에 대하여 접속된다. 예를 들어, BMU(42)는 FET(Field Effect Transistor) 등의 스위칭 소자(도시는 생략함)를 통해서 축전부(43)에 접속된다. BMU(42)가 이 FET의 온/오프를 전환함으로써, 축전 모듈(31a) 내외의 시스템에 대한 축전부(43)의 접속을 제어할 수 있다. FET가 온되면, 축전부(43)가 축전 모듈(31a) 내의 시스템에 접속된다. 또한, 브레이커(46)가 온되면, 축전부(43)가 축전 모듈(31a) 밖의 시스템에 접속된다.
BMU(42)는 축전부(43)의 상태(잔류 용량, 전지 전압, 전지 온도 등)를 감시하고, 적절한 충방전 동작이 행하여지도록 동작한다. BMU(42)는, FET 등을 포함하는 충전 제어 스위치 및 방전 제어 스위치(이들의 도시는 생략함)의 온/오프를 적절하게 제어하고, 축전부(43)에 대한 충방전을 제어한다. BMU(42)는, 예를 들어 축전부(43)의 전압 Vbatt10을 모듈 컨트롤러(41)에 대하여 송신한다.
축전부(43)의 상세에 대해서는 이미 설명했기 때문에, 중복 설명을 생략한다.
PV 충전기(44)는, 예를 들어 DC-DC 컨버터를 포함하는 구성을 갖는다. PV 충전기(44)는, 예를 들어 PV 패널(34)이 발전된 전력을 안정화시킴과 함께, 소정의 전압으로 변환하는 기능을 갖는다. PV 충전기(44)로부터 소정의 전압이 출력되어, 부하(33)나 축전부(43)에 공급된다.
PV 충전기(44)는, 예를 들어 축전부(43)로부터 공급되는 전력을 사용해서 동작한다. PV 충전기(44)를 위한 전원이 별도 설치되어도 된다. PV 충전기(44)가 PV 패널(34)이 생성하는 전력에 의해 동작하도록 해도 된다. 즉, PV 패널(34)로부터 공급되는 전압이 임계값을 초과한 경우에, PV 충전기(44)가 자율적으로 기동하여 동작하도록 해도 된다.
AC-DC 컨버터(45)는, 계통 전력(35)으로부터 공급되는 교류 전력으로부터 직류 전력을 형성한다. AC-DC 컨버터(45)에 의해 형성된 직류 전력이 부하(33)나 축전부(43)에 공급된다.
브레이커(46)는 축전부(43)와 전력 라인 PL10을 도통 또는 비도통으로 하는 것이다. 브레이커(46)의 온/오프는, 예를 들어 모듈 컨트롤러(41)에 의해 제어된다. 브레이커(46)를 오프함으로써, 축전 모듈(31a)을 축전 시스템(2)으로부터 분리할 수 있다.
가변 저항(47)은 저항값을 가변할 수 있는 저항이다. 예를 들어, 가변 저항(47)의 저항값을 크게 함으로써, 전력 라인 PL10과 축전부(43) 사이에 흐르는 전류를 제한할 수 있다. 예를 들어, 돌입 전류가 흐를 우려가 있는 경우에, 가변 저항(47)의 저항값을 크게 설정함으로써, 돌입 전류를 저감시킬 수 있다. 가변 저항(47)의 저항값은, 예를 들어 모듈 컨트롤러(41)의 제어에 따라서 설정된다.
또한, 전력 라인 PL10과 축전부(43) 사이에 흐르는 전류를 제어할 수 있는 구성이라면, 가변 저항 이외의 소자가 사용되어도 된다. 가변 저항(47) 대신에, 폴리 스위치나, 복수의 소자를 포함하는 전류 제한 회로가 사용되어도 된다.
또한, 축전 모듈(31a)의 출력단에 DC-AC 인버터가 설치되어도 된다. DC-AC 인버터는, 축전 모듈(31a)로부터 출력되는 직류 전력으로부터 상용 전력과 마찬가지의 레벨 및 주파수의 교류 전력을 형성한다. DC-AC 인버터에 의해 형성된 교류 전력이 부하(33)에 공급되어도 된다.
「전력의 흐름의 일례」
축전 모듈(31a)에서의 전력의 흐름의 일례에 대해서 설명한다. 축전 모듈(31a)에서는, PV 패널(34)로부터 공급되는 직류 전력에 기초하여 축전부(43)를 충전할 수 있다. 즉, PV 패널(34)로부터 공급되는 직류 전압이 PV 충전기(44)에 의해 적절한 직류 전압으로 변환된다. PV 충전기(44)에 의해 형성되는 직류 전압이 축전부(43)에 공급되어, 축전부(43)가 충전된다.
또한, 축전 모듈(31a)에서는, 계통 전력(35)으로부터 공급되는 교류 전력에 기초하여 축전부(43)를 충전할 수 있다. 계통 전력(35)으로부터 공급되는 교류 전압이 AC-DC 컨버터(45)에 의해 직류 전압으로 변환된다. 이를 거쳐서 직류 전압이 축전부(43)에 공급되고, 축전부(43)가 충전된다. 또한, 축전부(43)의 충전은, 예를 들어 정전류(CC)-정전압(CV) 방식에 의한 충전이 행하여진다. 축전부(43)를 충전할 때에, 저전류에 의한 초기 충전이 행하여지도록 해도 된다.
축전 모듈(31a)은, PV 패널(34)로부터 공급되는 전력을 부하(33)에 대하여 공급할 수 있다. PV 패널(34)로부터 공급되는 직류 전압이 PV 충전기(44)에 의해 소정의 전압으로 변환되어, 직류 전력이 형성된다. PV 충전기(44)에 의해 형성된 직류 전력이 부하(33)에 대하여 공급된다.
축전 모듈(31a)은, 계통 전력(35)으로부터 공급되는 교류 전력을 부하(33)에 대하여 공급할 수 있다. 계통 전력(35)으로부터 공급되는 교류 전력이 AC-DC 컨버터(45)에 공급된다. AC-DC 컨버터(45)는, 교류 전력으로부터 직류 전력을 형성해서 출력한다. AC-DC 컨버터(45)로부터 출력되는 직류 전력이 부하(33)에 공급된다.
축전 모듈(31a)은, 축전부(43)의 방전에 의한 전력을 부하(33)에 공급할 수 있다. 축전부(43)의 방전에 의한 직류 전력이 BMU(42), 가변 저항(47) 및 브레이커(46)를 통해서 부하(33)에 공급된다. 또한, 예를 들어 계통 전력(35)으로부터 공급되는 전력을 부하(33)에 공급하면서, PV 패널(34)로부터 공급되는 전력에 의해 축전부(43)를 충전하도록 해도 된다.
「축전 모듈의 동작의 일례」
도 5 및 도 6을 참조하여, 축전 모듈(31a)의 동작의 일례에 대해서 설명한다. 또한, 축전 모듈(31b) 등의 다른 축전 모듈의 동작도 마찬가지이다.
도 5는, 축전 모듈(31a)의 동작의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 또한, 이하에 설명하는 처리는, 특별히 언급하지 않는 한, 모듈 컨트롤러(41)에 의한 제어에 의해 행하여진다.
스텝 ST101에서는, 모듈 컨트롤러(41)가 브레이커(46)의 상태를 확인하여, 자모듈(이 예에서는, 축전 모듈(31a))이 축전 시스템(2)의 전력 라인 PL10에 접속 되어 있는지의 여부를 확인한다. 축전 모듈(31a)이 전력 라인 PL10에 접속되어 있는 경우에는, 처리가 스텝 ST101로 복귀한다. 그리고, 스텝 ST101의 판단이 정기적으로 반복된다. 축전 모듈(31a)이 전력 라인 PL10에 접속되어 있지 않은 경우에는, 처리가 스텝 ST102로 진행한다.
스텝 ST102에서는, 모듈 컨트롤러(41)가 자시스템의 BMU(42)의 온/오프를 확인한다. BMU(42)가 오프인 경우에는, 모듈 컨트롤러(41)는 축전 모듈(31a)이 유지 보수 등 되고 있는 것으로 판단한다. 그리고, 처리가 스텝 ST102로 복귀하여, 스텝 ST102의 판단이 반복된다. BMU(42)가 온인 경우에는, 처리가 스텝 ST103으로 진행한다.
예를 들어, 축전 모듈(31a)이 전력 라인 PL10에 접속되기 전에, 전압 Vsys10 및 전압 Vbatt10을 취득하는 처리가 행하여진다. 즉, 스텝 ST103에서는, 모듈 컨트롤러(41)는 EMU(10)와 통신을 행하고, EMU(10)로부터 시스템의 전압(전압 Vsys10)을 취득한다. 그리고, 처리가 스텝 ST104로 진행한다.
스텝 ST104에서는, 모듈 컨트롤러(41)는 BMU(42)와 통신을 행하고, BMU(42)로부터 축전부(43)의 전압(전압 Vbatt10)을 취득한다. 모듈 컨트롤러(41)에는, 전압 Vsys10 및 전압 Vbatt10이 입력된다. 그리고, 처리가 스텝 ST105로 진행한다.
스텝 ST105에서는, 모듈 컨트롤러(41)가 전압 Vsys10과 전압 Vbatt10의 차분의 절댓값(|전압 Vsys10-전압 Vbatt10|)인 Vdiff를 산출한다. 그리고, 처리가 스텝 ST106으로 진행한다.
스텝 ST106에서는, 축전 모듈(31a)의 정격 전류와 Vdiff에 기초하여, 가변 저항(47)의 저항값 Rcont를 설정한다. 여기서, 도 6의 종축이 Vdiff를 나타내고, 횡축이 전류를 나타낸다고 하면, 옴의 법칙에 의해 Vdiff는 저항값 Rcont를 기울기로 하는 1차 함수가 된다.
예를 들어, 정격 전류를 Imax, Vdiff를 V1이라고 가정하면, 저항값 Rcont는 도 6에 따라서 R1보다 큰 값이 선택된다. 구체예로서, V1이 50V이고 Imax가 20A라 하면, R1의 저항값은 2.5Ω(옴) 이상의 값으로 설정된다.
예를 들어, 정격 전류를 Imax, Vdiff가 V2라고 가정하면, 저항값 Rcont는 도 6에 따라서 R2보다 큰 값이 선택된다. 구체예로서, V2가 40V이고 Imax가 20A라 하면, R2의 저항값은 2.0Ω 이상의 값으로 설정된다. 가변 저항(47)의 저항값 Rcont가 결정된 후에, 처리가 스텝 ST107로 진행한다.
스텝 ST107에서는, 모듈 컨트롤러(41)가 BMU(42)에 대하여 축전부(43)를 축전 시스템(2)에 접속하기 위한 제어를 행하도록 지시한다. 이 지시에 따라서, BMU(42)는 예를 들어 FET 스위치를 온한다. 이에 의해, 축전부(43)를 축전 시스템(2)에 접속하기 위한 준비가 이루어진다.
또한, 모듈 컨트롤러(41)는 브레이커(46)를 온하고, 축전 모듈(31a)을 축전 시스템(2)에 접속한다. 가변 저항(47)의 저항값 Rcont가 적절한 값으로 설정되어 있기 때문에, 축전부(43)에 대하여, 또는 부하(33)에 대하여 돌입 전류(예를 들어, 정격 이상의 전류)가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 즉, 저항값 Rcont를 적절한 값으로 설정함으로써, 축전부(43)와 전력 라인 PL10 사이에 흐르는 전류를 소정의 전류값 이하(예를 들어, 정격 전류 이하)로 할 수 있다.
또한, 축전 모듈(31a)이 접속되고 나서 소정 시간 경과 후에는, 전압 Vsys10 및 전압 Vbatt10의 차분이 감소하고, 축전 시스템(2) 전체가 정상 상태로 이행된다. 소정 시간은, 축전 모듈(31a)의 출력 전압 등에 따라서 상이한 시간이지만, 일례로서는 1초 정도로 설정된다. 일 실시 형태에서는 스텝 ST108의 처리를 더 행하도록 하고 있다.
스텝 ST108에서는, 모듈 컨트롤러(41)가 소정 시간 경과 후에 저항값 Rcont를 저하시킨다. 예를 들어, 모듈 컨트롤러(41)는 소정 시간 경과 후에 저항값 Rcont를 최소로 설정한다. 이에 의해, 축전 모듈(31a)이 통상의 충방전을 행할 때에, 가변 저항(47)에 의한 전압 강하 등의 손실이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 일 실시 형태에서는, 전력선과 축전부 사이에 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 또한, 일 실시 형태에 의하면, 가변 저항의 적절한 저항값이 자동으로 설정되기 때문에, 축전 모듈의 시스템에 대한 접속 시에 정격을 초과하는 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 가변 저항의 저항값은 순간적으로 설정되기 때문에, 축전 모듈을 시스템에 접속할 때의 시간을 대폭으로 단축시킬 수 있다. 또한, 축전 모듈의 시스템에 대한 접속이 자동으로 행하여지기 때문에, 인위적인 미스 등에 기인해서 돌입 전류가 흘러 버리는 것을 방지할 수 있다.
<2. 변형예>
이상, 본 기술의 실시 형태에 대해서 구체적으로 설명했지만, 본 기술은 전술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 기술의 기술적 사상에 기초하는 각종 변형이 가능하다.
도 7은, 축전 모듈의 변형예를 설명하기 위한 블록도이다. 또한, 도 7에서는 축전 모듈(31a)과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복된 설명을 생략하였다.
변형예에서의 축전 모듈(50)은 모듈 컨트롤러(51)와 가변 저항(47)을 바이패스하는 바이패스 회로(52)를 갖는다. 바이패스 회로(52)는, 예를 들어 가변 저항(47)에 대하여 병렬로 접속되는 스위치(52a)를 포함한다.
축전 모듈(50) 동작의 일례에 대해서 설명한다. 축전 모듈(50)의 모듈 컨트롤러(51)는, 축전 모듈(31a)의 모듈 컨트롤러(41)와 마찬가지로, 가변 저항(47)의 저항값을 적절하게 설정한다. 이에 의해, 축전 모듈(50)이 전력 라인 PL10에 접속되었을 때에 발생할 수 있는 돌입 전류를 저감시킬 수 있다. 또한, 축전 모듈(50)이 전력 라인 PL10에 접속될 때에는, 바이패스 회로(52)의 스위치(52a)는 오프되어 있다.
모듈 컨트롤러(51)는 축전 모듈(50)이 전력 라인 PL10에 접속되고 나서 소정 시간 경과 후에, 스위치(52a)를 온한다. 스위치(52a)를 온 함으로써, 전류의 경로가 가변 저항(47)을 포함하는 회로로부터 바이패스 회로(52)로 변경된다. 가변 저항(47)의 저항값을 엄밀하게 0으로 하는 것은 곤란하지만, 바이패스 회로(52)에는 저항이 접속되어 있지 않기 때문에, 축전 모듈(50)이 통상의 충방전을 행할 때에, 저항에 기인하는 손실이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
전술한 변형예 이외에도, 본 기술은 기술적인 모순이 발생하지 않는 범위에서 각종 변형이 가능하다. 예를 들어, 전압 Vsys와 전압 Vbatt의 차분의 절댓값이 소정값보다 작은 경우에는, 돌입 전류가 흐를 우려가 낮기 때문에, 가변 저항의 저항값을 최소로 설정해도 된다.
전술한 일 실시 형태에서는, 전압 Vsys와 전압 Vbatt의 차분의 절댓값으로부터 가변 저항의 저항값을 산출하도록 하였다. 이 대신에, 전압 Vsys와 전압 Vbatt의 차분의 절댓값에 대응하는 저항값이 기술된 테이블이 ROM 등에 저장되어도 된다. 그리고, 모듈 컨트롤러가 전압 Vsys와 전압 Vbatt의 차분의 절댓값에 대응하는 저항값을 당해 테이블로부터 판독하도록 해도 된다. 저항값이 기술된 테이블이 네트워크 등을 통해서 축전 모듈에 입력되어도 된다.
복수의 축전 모듈이 직접 접속됨으로써, 축전 모듈군이 형성되어도 된다. 복수의 축전 모듈군이 전력 라인에 대하여 병렬 접속되어도 된다. 축전 모듈이 전력 라인에 대하여 직병렬 접속되는 경우도, 특허 청구 범위에서의 축전 모듈이 전력 라인에 병렬 접속되는 것에 포함된다.
본 기술은 장치에 한정되지 않고, 방법, 시스템, 프로그램 등에 의해 실현할 수 있다. 실시 형태 등에서의 구성 및 처리는, 기술적인 모순이 발생하지 않는 범위에서 적절히 조합할 수 있다. 예시한 처리의 흐름에서의 각각의 처리의 순서는, 기술적인 모순이 발생하지 않는 범위에서 적절히 변경할 수 있다.
본 기술은, 이하의 구성도 취할 수 있다.
(1)
전력선에 대하여 병렬 접속되는 복수의 축전 모듈과,
상기 전력선에서의 시스템 전압을 취득하는 시스템 전압 취득부를 갖고,
상기 축전 모듈은,
1개 또는 복수의 축전지를 포함하는 축전부와,
상기 축전부와 상기 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부를 갖고,
상기 전류 제어부는, 상기 시스템 전압 및 상기 축전부의 전압에 따라서, 상기 축전부와 상기 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 축전 시스템.
(2)
상기 전류 제어부는,
적어도 하나의 가변 저항과,
상기 가변 저항의 저항값을 설정하는 저항 제어부를 갖는
(1)에 기재된 축전 시스템.
(3)
상기 저항 제어부는, 상기 시스템 전압 및 상기 축전부의 전압에 기초하여 얻어지는 값이 소정값보다 큰 경우에, 상기 축전부와 상기 전력선 사이에 흐르는 전류가 소정의 전류값 이하로 되도록, 상기 저항값을 설정하는
(2)에 기재된 축전 시스템.
(4)
적어도 하나의 축전 모듈이 상기 전력선에 대하여 접속되기 전에, 상기 시스템 전압 및 당해 축전 모듈의 축전부의 전압이 취득되고,
상기 저항 제어부는, 상기 시스템 전압 및 상기 축전부의 전압에 따라서, 상기 저항값을 설정하는
(2) 또는 (3)에 기재된 축전 시스템.
(5)
적어도 하나의 축전 모듈이 상기 전력선에 접속되고 나서 소정 시간 경과 후에, 당해 축전 모듈의 저항 제어부는 상기 저항값을 저하시키는
(2) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 축전 시스템.
(6)
적어도 하나의 축전 모듈이 상기 전력선에 접속되고 나서 소정 시간 경과 후에, 당해 축전 모듈의 저항 제어부는, 상기 저항값을 최솟값으로 설정하는
(5)에 기재된 축전 시스템.
(7)
상기 축전 모듈은, 상기 가변 저항을 바이패스하는 바이패스 회로를 갖고,
적어도 하나의 축전 모듈이 상기 전력선에 접속되고 나서 소정 시간 경과 후에, 상기 전류 제어부는, 상기 전류의 경로를 상기 바이패스 회로로 설정하는
(2) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 축전 시스템.
(8)
상기 축전 모듈은, 상기 축전부와 상기 전력선을 도통 또는 비도통으로 하는 브레이커를 갖고,
상기 저항 제어부에 의한 상기 저항값의 설정 후에, 상기 브레이커가 비도통으로부터 도통으로 전환되는
(2) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 축전 시스템.
(9)
상기 저항 제어부는, 상기 시스템 전압과 상기 축전부의 전압의 차의 절댓값에 따라서, 상기 저항값을 설정하는
(2) 내지 (8)에 기재된 축전 시스템.
(10)
소정의 전력선에 대하여 접촉 분리 가능하게 되고,
1개 또는 복수의 축전지를 포함하는 축전부와,
상기 축전부와 상기 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부를 갖고,
상기 전류 제어부는, 상기 전력선에서의 시스템 전압 및 상기 축전부의 전압에 따라서, 상기 축전부와 상기 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어하는
축전 모듈.
(11)
축전 모듈이 접촉 분리 가능하게 되는 전력선에서의 시스템 전압을 취득하고,
상기 취득한 시스템 전압과, 1개 또는 복수의 축전지를 포함하는 축전부의 전압에 따라서, 상기 축전부와 상기 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어하는
축전 모듈에서의 제어 방법.
<3. 응용예>
본 기술의 응용예에 대해서 설명한다. 또한, 본 기술의 내용은, 이하에 설명하는 응용예에 한정되는 것은 아니다.
「응용예로서의 주택에서의 전력 저장 장치」
본 기술을 주택용 전력 저장 장치에 적용한 예에 대해서, 도 8을 참조하여 설명한다. 예를 들어 주택(101)용 전력 저장 장치(100)에서는, 화력 발전(102a), 원자력 발전(102b), 수력 발전(102c) 등의 집중형 전력 계통(102)으로부터 전력망(109), 정보망(112), 스마트 미터(107), 파워 허브(108) 등을 통해서 전력이 축전 장치(103)에 공급된다. 이와 함께, 가정내 발전 장치(104) 등의 독립 전원으로부터 전력이 축전 장치(103)에 공급된다. 축전 장치(103)에 공급된 전력이 축전 된다. 축전 장치(103)를 사용해서, 주택(101)에서 사용하는 전력이 급전된다. 주택(101)에 한정되지 않고, 빌딩에 대해서도 마찬가지의 전력 저장 장치를 사용할 수 있다.
주택(101)에는, 가정내 발전 장치(104), 전력 소비 장치(105), 축전 장치(103), 각 장치를 제어하는 제어 장치(110), 스마트 미터(107), 각종 정보를 취득하는 센서(111)가 설치되어 있다. 각 장치는, 전력망(109) 및 정보망(112)에 의해 접속되어 있다. 가정내 발전 장치(104)로서, 태양 전지, 연료 전지 등이 이용되고, 발전된 전력이 전력 소비 장치(105) 및/또는 축전 장치(103)에 공급된다. 전력 소비 장치(105)는, 냉장고(105a), 공조 장치(105b), 텔레비전 수신기(105c), 욕조(105d) 등이다. 또한, 전력 소비 장치(105)에는, 전동 차량(106)이 포함된다. 전동 차량(106)은, 전기 자동차(106a), 하이브리드카(106b), 전기 바이크(106c)이다.
축전 장치(103)는 2차 전지 또는 캐패시터로 구성되어 있다. 예를 들어, 리튬 이온 2차 전지에 의해 구성되어 있다. 축전 장치(103)로서, 전술한 축전 모듈(31) 또는 축전 모듈(50)을 적용할 수 있다. 리튬 이온 2차 전지는 정치형이어도, 전동 차량(106)에서 사용되는 것이어도 된다. 스마트 미터(107)는, 상용 전력의 사용량을 측정하고, 측정된 사용량을 전력 회사에 송신하는 기능을 구비하고 있다. 전력망(109)은, 직류 급전, 교류 급전, 비접촉 급전 중 어느 하나 또는 복수를 조합해도 된다.
각종 센서(111)는, 예를 들어 인체 감지 센서, 조도 센서, 물체 검지 센서, 소비 전력 센서, 진동 센서, 접촉 센서, 온도 센서, 적외선 센서 등이다. 각종 센서(111)에 의해 취득된 정보는 제어 장치(110)에 송신된다. 센서(111)로부터의 정보에 의해, 기상의 상태, 사람의 상태 등이 파악되어서 전력 소비 장치(105)를 자동으로 제어해서 에너지 소비를 최소로 할 수 있다. 또한, 제어 장치(110)는 주택(101)에 관한 정보를 인터넷을 통해서 외부의 전력 회사 등에 송신할 수 있다.
파워 허브(108)에 의해, 전력선의 분기, 직류 교류 변환 등의 처리가 이루어진다. 제어 장치(110)와 접속되는 정보망(112)의 통신 방식으로서는, UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter: 비동기 시리얼 통신용 송수신 회로) 등의 통신 인터페이스를 사용하는 방법, Bluetooth(등록 상표), ZigBee(등록 상표), Wi-Fi(등록 상표) 등의 무선 통신 규격에 의한 센서 네트워크를 이용하는 방법이 있다.
Bluetooth 방식은 멀티미디어 통신에 적용되고, 일대다 접속의 통신을 행할 수 있다. ZigBee는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4의 물리층을 사용하는 것이다. IEEE 802.15.4는 PAN(Personal Area Network) 또는 W(Wireless)PAN이라고 불리는 단거리 무선 네트워크 규격의 명칭이다.
제어 장치(110)는 외부의 서버(113)와 접속되어 있다. 이 서버(113)는, 주택(101), 전력 회사, 서비스 프로바이더 중 어느 하나에 의해 관리되고 있어도 된다. 서버(113)가 송수신하는 정보는, 예를 들어 소비 전력 정보, 생활 패턴 정보, 전력 요금, 날씨 정보, 천재 정보, 전력 거래에 관한 정보이다. 이들 정보는, 가정내의 전력 소비 장치(예를 들어 텔레비전 수신기)로부터 송수신해도 되지만, 가정외의 장치(예를 들어, 휴대 전화기 등)로부터 송수신해도 된다. 이들 정보는 표시 기능을 갖는 기기, 예를 들어 텔레비전 수신기, 휴대 전화기, PDA(Personal Digital Assistants) 등에 표시되어도 된다.
각 부를 제어하는 제어 장치(110)는, CPU, RAM, ROM 등으로 구성되고, 이 예에서는 축전 장치(103)에 저장되어 있다. 제어 장치(110)는, 축전 장치(103), 가정내 발전 장치(104), 전력 소비 장치(105), 각종 센서(111), 서버(113)와 정보망(112)에 의해 접속되고, 예를 들어 상용 전력의 사용량과, 발전량을 조정하는 기능을 갖고 있다. 또한, 그 밖에도 전력 시장에서 전력 거래를 행하는 기능 등을 구비하고 있어도 된다.
이상과 같이, 전력이 화력 발전(102a), 원자력 발전(102b), 수력 발전(102c) 등의 집중형 전력 계통(102) 뿐만 아니라, 가정내 발전 장치(104)(태양광 발전, 풍력 발전)의 발전 전력을 축전 장치(103)에 축적할 수 있다. 따라서, 가정내 발전 장치(104)의 발전 전력이 변동되어도, 외부로 송출하는 전력량을 일정하게 하거나, 또는 필요한 만큼 방전한다고 하는 제어를 행할 수 있다. 예를 들어, 태양광 발전에서 얻어진 전력을 축전 장치(103)에 축적함과 함께, 야간은 요금이 저렴한 심야전력을 축전 장치(103)에 축적하고, 낮의 요금이 비싼 시간대에 축전 장치(103)에 의해 축전한 전력을 방전해서 이용한다고 하는 사용 방법도 가능하다.
또한, 이 예에서는, 제어 장치(110)가 축전 장치(103) 내에 저장되는 예를 설명했지만, 스마트 미터(107) 내에 저장되어도 되고, 단독으로 구성되어 있어도 된다. 또한, 전력 저장 장치(100)는 집합 주택에서의 복수의 가정을 대상으로 해서 사용되어도 되고, 복수의 단독 주택을 대상으로 해서 사용되어도 된다.
「응용예로서의 차량에서의 전력 저장 장치」
본 기술을 차량용 전력 저장 장치에 적용한 예에 대해서, 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9에, 본 기술이 적용되는 시리즈 하이브리드 시스템을 채용하는 하이브리드 차량의 구성의 일례를 개략적으로 나타낸다. 시리즈 하이브리드 시스템은 엔진으로 작동시키는 발전기에서 발전된 전력, 또는 그것을 전지에 일단 모아 둔 전력을 사용하여, 전력 구동력 변환 장치로 주행하는 자동차이다.
이 하이브리드 차량(200)에는, 엔진(201), 발전기(202), 전력 구동력 변환 장치(203), 구동륜(204a), 구동륜(204b), 차륜(205a), 차륜(205b), 전지(208), 차량 제어 장치(209), 각종 센서(210), 충전구(211)가 탑재되어 있다.
하이브리드 차량(200)은, 전력 구동력 변환 장치(203)를 동력원으로 해서 주행한다. 전력 구동력 변환 장치(203)의 일례는 모터이다. 전지(208)의 전력에 의해 전력 구동력 변환 장치(203)가 작동하고, 이 전력 구동력 변환 장치(203)의 회전력이 구동륜(204a, 204b)에 전달된다. 또한, 필요한 개소에 직류-교류(DC-AC) 또는 역변환(AC-DC 변환)을 이용함으로써, 전력 구동력 변환 장치(203)가 교류 모터에서도 직류 모터에서도 적용 가능하다. 각종 센서(210)는, 차량 제어 장치(209)를 통해서 엔진 회전수를 제어하거나, 도시하지 않은 드로틀 밸브의 개방도(드로틀 개방도)를 제어하거나 한다. 각종 센서(210)에는, 속도 센서, 가속도 센서, 엔진 회전수 센서 등이 포함된다.
엔진(201)의 회전력은 발전기(202)로 전달되고, 그 회전력에 의해 발전기(202)에 의해 생성된 전력을 전지(208)에 축적시키는 것이 가능하다.
도시하지 않은 제동 기구에 의해 하이브리드 차량이 감속되면, 그 감속 시의 저항력이 전력 구동력 변환 장치(203)에 회전력으로서 더해져, 이 회전력에 의해 전력 구동력 변환 장치(203)에 의해 생성된 회생 전력이 전지(208)에 축적된다.
전지(208)는 하이브리드 차량의 외부 전원에 접속됨으로써, 그 외부 전원으로부터 충전구(211)를 입력구로 해서 전력 공급을 받고, 받은 전력을 축적하는 것도 가능하다. 전지(208)로서, 예를 들어 축전 모듈(31) 또는 축전 모듈(50)을 적용할 수 있다.
도시하지 않았지만, 2차 전지에 관한 정보에 기초하여 차량 제어에 관한 정보 처리를 행하는 정보 처리 장치를 구비하고 있어도 된다. 이러한 정보 처리 장치로서는, 예를 들어 전지의 잔류 용량에 관한 정보에 기초하여, 전지 잔류 용량 표시를 행하는 정보 처리 장치 등이 있다.
또한, 이상은 엔진으로 작동시키는 발전기에서 발전된 전력, 또는 그것을 전지에 일단 모아 둔 전력을 사용하여, 모터로 주행하는 시리즈 하이브리드차를 예로서 설명하였다. 그러나, 엔진과 모터의 출력이 모두 구동원으로 하고, 엔진만으로 주행, 모터만으로 주행, 엔진과 모터 주행이라고 하는 3개의 방식을 적절히 전환해서 사용하는 패러렐 하이브리드차에 대해서도 본 기술은 유효하게 적용 가능하다. 또한, 엔진을 사용하지 않고, 구동 모터에 의한 구동으로만 주행하는, 소위 전동 차량에 대해서도 본 기술은 유효하게 적용 가능하다.
2: 축전 시스템
30: EMU
31, 50: 축전 모듈
33: 부하
41, 51: 모듈 컨트롤러
42: BMU
43: 축전부
46: 브레이커
47: 가변 저항
52: 바이패스 회로
PL10: 전력 라인
Vsys: 시스템 전압
Vbatt: 축전부의 전압

Claims (11)

  1. 전력선에 대하여 병렬 접속되는 복수의 축전 모듈과,
    상기 전력선에서의 시스템 전압을 취득하는 시스템 전압 취득부를 갖고,
    상기 축전 모듈은,
    1개 또는 복수의 축전지를 포함하는 축전부와,
    상기 축전부와 상기 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부를 갖고,
    상기 전류 제어부는, 상기 시스템 전압 및 상기 축전부의 전압에 따라서, 상기 축전부와 상기 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 축전 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류 제어부는,
    적어도 하나의 가변 저항과,
    상기 가변 저항의 저항값을 설정하는 저항 제어부를 갖는 축전 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 저항 제어부는, 상기 시스템 전압 및 상기 축전부의 전압에 기초하여 얻어지는 값이 소정값보다 큰 경우에, 상기 축전부와 상기 전력선 사이에 흐르는 전류가 소정의 전류값 이하로 되도록, 상기 저항값을 설정하는 축전 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 축전 모듈이 상기 전력선에 대하여 접속되기 전에, 상기 시스템 전압 및 당해 축전 모듈의 축전부의 전압이 취득되고,
    상기 저항 제어부는, 상기 시스템 전압 및 상기 축전부의 전압에 따라서, 상기 저항값을 설정하는 축전 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 축전 모듈이 상기 전력선에 접속되고 나서 소정 시간 경과 후에, 당해 축전 모듈의 저항 제어부는 상기 저항값을 저하시키는 축전 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 적어도 하나의 축전 모듈이 상기 전력선에 접속되고 나서 소정 시간 경과 후에, 당해 축전 모듈의 저항 제어부는, 상기 저항값을 최솟값으로 설정하는 축전 시스템.
  7. 제2항에 있어서, 상기 축전 모듈은, 상기 가변 저항을 바이패스하는 바이패스 회로를 갖고,
    적어도 하나의 축전 모듈이 상기 전력선에 접속되고 나서 소정 시간 경과 후에, 상기 전류 제어부는 상기 전류의 경로를 상기 바이패스 회로로 설정하는 축전 시스템.
  8. 제2항에 있어서, 상기 축전 모듈은 상기 축전부와 상기 전력선을 도통 또는 비도통으로 하는 브레이커를 갖고,
    상기 저항 제어부에 의한 상기 저항값의 설정 후에, 상기 브레이커가 비도통으로부터 도통으로 전환되는 축전 시스템.
  9. 제2항에 있어서, 상기 저항 제어부는, 상기 시스템 전압과 상기 축전부의 전압의 차의 절댓값에 따라서, 상기 저항값을 설정하는 축전 시스템.
  10. 소정의 전력선에 대하여 접촉 분리 가능하게 되고,
    1개 또는 복수의 축전지를 포함하는 축전부와,
    상기 축전부와 상기 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부를 갖고,
    상기 전류 제어부는, 상기 전력선에서의 시스템 전압 및 상기 축전부의 전압에 따라서, 상기 축전부와 상기 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 축전 모듈.
  11. 축전 모듈이 접촉 분리 가능하게 되는 전력선에서의 시스템 전압을 취득하고,
    상기 취득한 시스템 전압과, 1개 또는 복수의 축전지를 포함하는 축전부의 전압에 따라서, 상기 축전부와 상기 전력선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 축전 모듈에서의 제어 방법.
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