WO2012176868A1 - 電力供給システム - Google Patents

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WO2012176868A1
WO2012176868A1 PCT/JP2012/065962 JP2012065962W WO2012176868A1 WO 2012176868 A1 WO2012176868 A1 WO 2012176868A1 JP 2012065962 W JP2012065962 W JP 2012065962W WO 2012176868 A1 WO2012176868 A1 WO 2012176868A1
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string
power
charge
strings
storage battery
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山▲崎▼　淳
石井　洋平
敦志 清水
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三洋電機株式会社
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Definitions

  • the present invention relates to a power supply system including a plurality of parallel storage batteries.
  • Such a power supply system can discharge the storage battery (supply power) at an arbitrary timing by charging the storage battery in advance (consuming power). That is, by controlling the charging and discharging timing of the storage battery, it is possible to control the timing of consuming grid power (power supplied from the power company).
  • the grid electricity charge includes a fixed basic charge and a pay-per-use charge.
  • the electric power company sets the basic charge so that the basic charge becomes cheaper as the maximum value of the amount of grid power consumed per unit time becomes smaller.
  • the usage fee is set so that the price per unit power of the usage fee is lower at night when the power consumption is lower than during the day when the power consumption is high. Therefore, the user who uses the system power can reduce the power charge of the system power as the consumption of the system power is leveled.
  • a user who uses the grid power to charge the storage battery using grid power during a time zone when the power demand of the grid power user is small or a nighttime electricity rate is applied
  • the power charge of the grid power can be suppressed by supplementing the power (the hatched portion shown in FIG. 1) that exceeds the predetermined threshold with the discharge of the storage battery. it can.
  • the power supply system has a configuration in which a plurality of strings in which a storage battery and a power conversion device are connected in series are connected in parallel, and the output of the power conversion device changes according to a charge / discharge request to the power supply system.
  • Power converters generally have a characteristic that conversion efficiency decreases at low output. Therefore, for example, in Patent Document 1, in order to mitigate a decrease in conversion efficiency at the time of low output of the power converter, a plurality of inverters (power converters) are provided, the number of inverters used is limited, and the inverters are highly efficient. It is made to operate with.
  • an object of the present invention is to provide a power supply system having a wide range of input / output power that can be operated with high efficiency.
  • a power supply system includes a plurality of strings in which a storage battery and a power converter are connected in series, includes a control unit that controls the power converter of each string, A power supply system in which the strings are connected so that the storage batteries are connected in parallel, wherein the control unit is based on a charge / discharge request required from the outside, and at least the charge / discharge efficiency of the storage battery
  • the control unit is based on a charge / discharge request required from the outside, and at least the charge / discharge efficiency of the storage battery
  • the power allocated to each of the plurality of strings so that the charge / discharge efficiency of the entire system is at or near the maximum. It is assumed that the distribution (first configuration) is determined. Note that at least a part of the control unit may be incorporated in the storage battery.
  • the charge / discharge efficiency of the string calculated by adding at least the charge / discharge conversion efficiency of the power converter to the charge / discharge efficiency of the storage battery based on the charge / discharge request required from the outside is considered. Since the distribution of power allocated to each of the strings is determined so that the charge / discharge efficiency of the entire system is at or near the maximum, the range of input / output power that can be operated with high efficiency is wide. Become.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the typical example of the electric power demand of the user who utilizes grid power. It is a figure showing a schematic structure of an electric power supply system concerning one embodiment of the present invention. It is a figure which shows an example of the charging / discharging efficiency characteristic of the storage battery 3, the charging / discharging efficiency characteristic of PCS2, and the charging / discharging efficiency characteristic of a string. It is a figure which shows the example of a change of the combination of the string in which the electric power allocated is zero, and the string in which the electric power allocated is not zero. It is a figure which shows the charging / discharging efficiency characteristic of the whole electric power supply system which concerns on one Embodiment of this invention shown in FIG. It is a figure which shows the example of distribution of the value of the charging / discharging request
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a power supply system according to an embodiment of the present invention.
  • thick lines connecting the blocks indicate power lines
  • thin lines connecting the blocks indicate communication lines.
  • each communication line is realized by wired communication from the viewpoint of emphasizing reliability, but can also be realized by wireless communication. Further, the communication may be performed by, for example, TCP (Transmission Control Protocol).
  • TCP Transmission Control Protocol
  • the power supply system includes a PCS (Power Conditioning System) management control unit 1, a first string in which the PCS 2A and the storage battery 3A are connected in series, and the PCS 2B and the storage battery 3B in series.
  • a second string connected, a third string connecting PCS2C and storage battery 3C in series, a fourth string connecting PCS2D and storage battery 3D in series, a fifth string connecting PCS2E and storage battery 3E in series, and BMU (Battery Management Unit) 4A-4E and master BMU5.
  • the first to fifth strings are connected via the PCS management control unit 1 so that the storage batteries 3A to 3E are connected in parallel.
  • the PCS management control unit 1, the BMUs 4A to 4E, the master BMU 5, and a part of each of the storage batteries 3A to 3E correspond to an example of a “control unit” recited in the claims.
  • the PCSs 2A to 2E may be referred to as PCS2 when individual division is unnecessary.
  • it may be referred to as storage battery 3, string, or BMU4.
  • the PCS management control unit 1 is connected to an external load 100 and a power system 200.
  • the load 100 is a load having an AC power input terminal
  • the power system 200 is a power system that supplies AC power.
  • the PCS management control unit 1 controls the operations of the PCSs 2A to 2E based on the charge / discharge command from the master BMU 5, and monitors the states of the PCSs 2A to 2E.
  • Each of the PCSs 2A to 2E is a bidirectional AC / DC power converter, which converts AC power supplied from the power system 200 via the PCS management control unit 1 during charging into DC power during charging, and belongs to the same string during discharging. DC power supplied from the storage battery 3 is converted into AC power.
  • the PCS management control unit 1 when the PCS management control unit 1 is connected to an external DC load (a load having a DC power input terminal) and a DC power source (for example, a solar cell), the PCS 2A to 2E are bidirectional. What is necessary is just to change to a DC / DC power converter.
  • the form of the storage batteries 3A to 3E is not particularly limited, and may be, for example, a single battery cell, a battery pack that is an assembly of a plurality of battery cells, or a plurality of the battery packs connected. It may be what you did.
  • As a form of connecting a plurality of battery packs there are a plurality of battery pack strings in which a plurality of battery packs are connected in series in one storage battery, and the plurality of battery pack strings are connected in parallel, all in one storage battery. Are connected in series, and all battery packs are connected in parallel in one storage battery.
  • a plurality of battery packs may be connected in series.
  • the battery pack may include, for example, a battery state detection unit, a battery pack control unit, and a communication unit in addition to the plurality of battery cells.
  • the battery state detection unit detects, for example, the voltage value of each stage where battery cells are connected in parallel, and the current value and voltage value between the + and-electrodes of the battery pack, the remaining capacity of the battery pack, The temperature is detected, and the detected data is output to the battery pack controller.
  • the remaining capacity of the battery pack is obtained from the integrated value of the charge / discharge current flowing through the battery pack, and is a calculation formula or table showing the relationship between the predetermined open circuit voltage (OCV) of the battery pack and the remaining capacity. Can be obtained by referring to.
  • the battery pack control unit transmits detection data acquired from the battery state detection unit as battery data to the BMU 4 via the communication unit.
  • Each of the BMUs 4A to 4E monitors the state of the storage battery 3 belonging to the same string, and transmits log information regarding the state of the storage battery 3 belonging to the same string, the state of itself (BMU 4), etc. to the master BMU 5.
  • the master BMU 5 monitors and controls the storage batteries 3A to 3E and BMU 4A to 4E in an integrated manner.
  • the master BMU 5 transmits a charge / discharge command to the PCS management control unit 1 based on a charge / discharge request sent from the outside.
  • the master BMU 5 receives a charge / discharge request sent from the outside.
  • the PCS management control unit 1 receives a charge / discharge request sent from the outside, and the master BMU 5
  • information regarding the state of the storage batteries 3A to 3E may be sent to the PCS management control unit 1.
  • FIG. 3 shows an example of the charge / discharge efficiency characteristics of the storage battery 3, the charge / discharge efficiency characteristics of the PCS 2, and the charge / discharge efficiency characteristics of the string.
  • T1 shows the charge / discharge efficiency characteristic of the storage battery 3
  • T2 shows the charge / discharge efficiency characteristic of PCS2
  • T3 shows the charge / discharge efficiency characteristic of the string.
  • the charging / discharging efficiency of the string is a value obtained by multiplying the charging / discharging efficiency of the storage battery 3 by the charging / discharging efficiency of the PCS 2.
  • the input / output power rating of the string is 60 kW.
  • the maximum value of efficiency is during charge / discharge at 16 kW. Therefore, in order to increase the efficiency of the entire system, in response to a charge / discharge request to the power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. It is desirable to stop operation. Therefore, the power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 performs the following control in consideration of the charge / discharge efficiency of the string so that the charge / discharge efficiency of the entire system is maximized. .
  • Master BMU 5 assigns 16 kW to each of m (m is a natural number of 4 or less) strings and 0 kW to each of (5-m) strings based on a charge / discharge request sent from the outside.
  • a charge / discharge command is created, and the charge / discharge command is sent to the PCS management control unit 1.
  • the PCS management control unit 1 controls the PCSs 2A to 2E based on the charge / discharge command from the master BMU 5. For example, if the charge / discharge request to the power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 is 16 kW, one of the first to fifth strings is charged / discharged at 16 kW, and the remaining 4 One string pauses operation. For example, if the charge / discharge request to the power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 is 32 kW, two of the first to fifth strings are charged / discharged at 16 kW, and the rest The three strings cease operation.
  • the master BMU 5 assigns 16 kW to the same number of strings as the quotient, and assigns the remainder to the strings assigned 16 kW in equal divisions, or assigns 16 kW to the same number of strings as the quotient and assigns no further 16 kW. Select either one of the strings to allocate all the remainder, or assign the charge / discharge request value to each number of strings that is one more than the quotient, and assign it to the selected power allocation.
  • the charge / discharge command to be generated is created, and the charge / discharge command is sent to the PCS management control unit 1.
  • the PCS management control unit 1 controls the PCSs 2A to 2E based on the charge / discharge command from the master BMU 5. For example, if the charge / discharge request to the power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 is 18 kW, one of the first to fifth strings is charged / discharged at 18 kW, and the remaining 4 One string pauses operation, or one of the first to fifth strings is charged / discharged at 16 kW, and the other one of the first to fifth strings is charged / discharged at 2 kW, and the rest The three strings are either stopped or two of the first to fifth strings are charged / discharged at 9 kW, and the remaining three strings are selected to stop the operation. Execute.
  • the charge / discharge request to the power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 is 36 kW
  • two of the first to fifth strings are charged / discharged at 18 kW
  • the rest The three strings are suspended, or two of the first to fifth strings are charged and discharged at 16 kW, and the other one of the first to fifth strings is charged and discharged at 4 kW.
  • Either the remaining three strings are suspended, or three of the first to fifth strings are charged / discharged at 12 kW, and the remaining two strings are suspended.
  • Select and execute. Which of the three options is selected is determined by the quotient value, the remainder value, and the shape of the charge / discharge efficiency characteristics of the string, and the option with the highest overall system efficiency is selected from the three options.
  • the master BMU 5 may calculate the efficiency of the entire system with respect to each of the three options at the time of execution of control, and select an option having the highest efficiency of the entire system among the three options.
  • the efficiency of the entire system is calculated for each of the three options for each value of the discharge request, and the power distribution pattern corresponding to the option with the highest efficiency of the entire system among the three options is determined for each value of the master BMU 5 It may be stored in advance in an internal memory.
  • the option having the highest efficiency of the entire system is selected from the above three options.
  • the efficiency of the entire system may be increased depending on the charge / discharge request value.
  • One or two of the above-mentioned three options may be abolished by allowing a slight decrease.
  • the master BMU 5 divides the charge / discharge request sent from the outside into five equal parts, assigns them to each of the first to fifth strings, creates a charge / discharge instruction corresponding to the power assignment, and manages the charge / discharge instruction by PCS Send to control unit 1.
  • Patent Document 1 Since the power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 executes the above control, it is proposed in Patent Document 1 in a range where the input / output power that does not equally distribute the input / output power to each string is small. Thus, it is possible to operate with higher efficiency than determining the distribution of power to be assigned to each string in consideration of the efficiency of the power converter.
  • Patent Document 1 when there is a 64 kW discharge request, according to the method proposed in Patent Document 1, it is assigned to be 50 to 60% of the rating (see Paragraph 0010 of Patent Document 1). Two of the five strings are charged / discharged at 32 kW, and the remaining three strings are out of operation, and the discharge efficiency of the entire system is about 90% (see FIG. 3).
  • the power supply system according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 2 four of the first to fifth strings are charged and discharged at 16 kW, and the remaining one string is operated.
  • the overall discharge efficiency of the system is about 92.5% (see FIG. 3), and the efficiency of the entire system can be improved by about 2.5% compared to the method proposed in Patent Document 1. it can. Since this is a case where only discharge is taken into consideration, when considering the same at the time of charging, when there is a 64 kW discharge request and a 64 kW charge request, the charge / discharge efficiency depends on the method proposed in Patent Document 1.
  • the invention can improve the overall system efficiency by about 4.6%.
  • the effective remaining capacity of the power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 is reduced.
  • the remaining capacity of one of the first to fifth strings is 100 kWh and the remaining capacity of the remaining four strings is 275 kWh
  • 300 kW 60 kW / string ⁇ 5 strings
  • the remaining capacity of the first to fifth strings can be equalized by changing the combination of the string that stops operation and the string that does not stop operation at any timing.
  • the arbitrary timing for changing the combination of the string that pauses the operation and the string that does not pause the operation may be, for example, a timing at regular intervals generated by the master BMU 5 using the timer.
  • the charge / discharge request may be changed, and the master BMU 5 acquires the temperature information of each storage battery 3 from each BMU 4, and the master BMU 5 can grasp the temperature of the storage battery 3 based on the acquired temperature information or
  • the timing at which the rate of temperature change exceeds the threshold may be used, or these timings may be combined.
  • the timing at which the temperature or temperature change rate of the storage battery 3 exceeds the threshold is included in an arbitrary timing for changing the combination of the string that stops operation and the string that does not stop operation, the temperature or temperature change rate of the storage battery 3
  • the threshold value exceeds the threshold value the string to which the storage battery 3 whose temperature or temperature change rate exceeds the threshold value belongs is changed from a string that does not pause operation to a string that pauses operation. Since the degree of progress of deterioration of the storage battery 3 increases as the temperature rises, the deterioration of the storage battery 3 can be suppressed by such a change.
  • the temperature or the rate of temperature change of the storage battery 3 may be the average temperature of the storage battery 3 or the rate of change of the average temperature, but the storage battery 3 has a plurality of battery packs, and masters the temperature information of each battery pack. If the BMU 5 can be acquired, the maximum value of the temperature of each battery pack in the storage battery 3 or the maximum value of the temperature change rate of each battery pack in the storage battery 3 is set from the viewpoint of more reliably suppressing the deterioration of the storage battery 3. It is desirable.
  • the master BMU 5 acquires the remaining capacity information of each storage battery 3 from each BMU 4, and is a string that pauses operation among the first to fifth strings.
  • the combination of the string that stops the operation and the string that does not stop the operation is changed so that the remaining capacity of the storage battery 3 approaches evenly Then, the string to which the storage battery having a large capacity deterioration belongs is more rapidly deteriorated than the other strings.
  • the BMU 4 causes the corresponding storage battery 3 to perform capacity learning, and the capacity deterioration of the corresponding storage battery 3 by the capacity learning.
  • the master BMU 5 obtains the capacity deterioration degree information of each storage battery 3 from each BMU 4 and at least one of the first to fifth strings stops operation, the capacity deterioration of each storage battery 3 Based on the degree, the combination of the string that pauses the operation and the string that does not pause the operation is changed at an arbitrary timing so that the capacity deterioration degree of all the storage batteries 3 approaches equally.
  • the frequency at which a string to which a storage battery with a large capacity deterioration belongs is set to a string that does not stop operation is reduced.
  • the change of the combination of the string that stops the operation for evenly reducing the capacity deterioration degree of all the storage batteries 3 and the string that does not stop the operation is to make the remaining capacities of all the storage batteries 3 described above closer to each other. It is good to execute in preference to the change of the combination of the string that pauses operation and the string that does not pause operation.
  • FIG. 5 shows an example of charge / discharge efficiency characteristics of the entire power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG.
  • the solid line shows an example of the charge / discharge efficiency characteristics of the entire power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2, and the dotted line for comparison indicates all of the charge / discharge request values regardless of the value.
  • An example of charge / discharge efficiency characteristics of the entire conventional general power supply system in which the charge / discharge request value is equally divided and assigned to each string is shown.
  • the input / output power range R1 in which the power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 can operate with high efficiency is the range of the conventional general power supply system. It is wider than the range R2 of input / output power that can be operated with high efficiency.
  • FIG. 6 is a diagram showing a distribution example of charge / discharge request values in a certain facility.
  • the power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 When the power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 is introduced into a certain facility, the power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 can be operated with high efficiency.
  • the scale of introduction of the power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 (capacity of the storage battery) so that the output power range R1 includes the charge / discharge request value range R3 that is frequently generated in a certain facility. , The number of strings).
  • the power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 performs control such that the charge / discharge efficiency of the entire system is maximized in consideration of the charge / discharge efficiency of the string. is doing.
  • the efficiency decreases in proportion to the magnitude of the input / output power (see FIG. 3), and the degradation is the magnitude of the input / output power. If the control is performed so that the charging / discharging efficiency of the entire system is maximized, there is a possibility that the storage battery is greatly deteriorated even if the efficiency is good.
  • the control is not performed based on the input / output power (16 kW) at which the maximum efficiency of the string can be obtained in consideration of the charge / discharge efficiency of the string, but the maximum efficiency of the string Control may be performed such that the charge / discharge efficiency of the entire system is near the maximum with reference to the input / output power smaller than the input / output power (16 kW) obtained.
  • the charge / discharge efficiency of the string is calculated by adding only the charge / discharge conversion efficiency of the PCS 2 to the charge / discharge efficiency of the storage battery 3, but the power supply system according to the present invention is limited to this.
  • the charging / discharging efficiency of the storage battery 3 takes into account the power transmission efficiency between the PCS 2 and the storage battery 3 (efficiency based on the resistance of the power line between the PCS 2 and the storage battery 3) and the charging / discharging conversion efficiency of the PCS 2 to charge the string.
  • the discharge efficiency may be calculated.
  • the storage batteries 3A to 3E have all the same charge / discharge characteristics
  • the PCS 2A to 2E have all the same charge / discharge efficiency characteristics.
  • the present invention is not limited to this, and has a configuration including a plurality of storage batteries having different charge / discharge characteristics and / or a configuration including a plurality of power converters having different charge / discharge characteristics, and is required from the outside. Based on the charge / discharge request, the system may perform control so that the charge / discharge efficiency of the entire system is maximized or near the maximum.

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Abstract

　電力供給システムは、蓄電池と電力変換装置とを直列に接続したストリングを複数備え、各ストリングの前記電力変換装置を制御する制御部を備える。各ストリングの前記蓄電池が並列に接続されるように各ストリング同士が接続されている。前記制御部は、外部から要求される充放電要求に基づいて、前記蓄電池の充放電効率に少なくとも前記電力変換装置の充放電変換効率を加味して算出した前記ストリングの充放電効率を考慮して、システム全体の充放電効率が最大または最大付近となるように、複数の前記ストリングそれぞれに割り当てる電力の配分を決定する。

Description

電力供給システム
　本発明は、複数並列となっている蓄電池を備える電力供給システムに関する。
　近年、蓄電池の大容量化が進み、ビルや工場、店舗、家庭などで消費される電力を貯蔵する電力供給システムの導入が進められている。このような電力供給システムは、事前に蓄電池を充電する（電力を消費する）ことで、任意のタイミングで蓄電池を放電する（電力を供給する）ことができる。すなわち、蓄電池の充電及び放電のタイミングを制御することで、系統電力（電力会社から供給される電力）を消費するタイミングを制御することが可能になる。
　一般的に、系統電力の電力料金には、固定制の基本料金と、従量制の使用料金とが含まれる。そして、電力会社は、単位時間に消費する系統電力の電力量の最大値が小さくなるほど、基本料金が安くなるように基本料金を設定している。また、電力消費が大きい日中よりも電力消費が小さい夜間の方が、使用料金の単位電力当りの価格が安くなるように使用料金を設定している。そのため、系統電力を利用する利用者は、系統電力の消費を平準化するほど、系統電力の電力料金を安くすることができる。
　したがって、電力供給システムにおいて、系統電力を利用する利用者の電力需要が小さい時間帯や夜間電気料金が適用される時間帯に系統電力を利用して蓄電池を充電し、系統電力を利用する利用者の電力需要が所定の閾値を越えているときに所定の閾値を越えている分の電力（図１に示す斜線部分）を蓄電池の放電で補うことによって、系統電力の電力料金を抑制することができる。
特開２００１－１６８５９号公報
　電力供給システムは蓄電池と電力変換装置とを直列に接続したストリングを複数並列接続する構成であり、電力供給システムへの充放電要求に応じて電力変換装置の出力が変化する。
　電力変換装置は一般的に、低出力時に変換効率が低下する特性がある。そのため、例えば、特許文献１では、電力変換装置の低出力時の変換効率低下を緩和するために、複数のインバータ（電力変換装置）を備え、使用するインバータの数を制限し、インバータを高効率で稼動させるようにしている。
　しかしながら、蓄電池と電力変換装置とを直列に接続したストリングを複数並列接続する構成の電力供給システムにおいては、特許文献１で提案されている制御に倣って電力変換装置が最大効率で運転されるような制御を行った場合でも、蓄電池の充放電効率が考慮されていないため、システム全体としては効率の悪い運転となる可能性がある。
　本発明は、上記の状況に鑑み、高効率で運転をすることができる入出力電力の範囲が広い電力供給システムを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために本発明に係る電力供給システムは、蓄電池と電力変換装置とを直列に接続したストリングを複数備え、各ストリングの前記電力変換装置を制御する制御部を備え、各ストリングの前記蓄電池が並列に接続されるように各ストリング同士が接続されている電力供給システムであって、前記制御部は、外部から要求される充放電要求に基づいて、前記蓄電池の充放電効率に少なくとも前記電力変換装置の充放電変換効率を加味して算出した前記ストリングの充放電効率を考慮して、システム全体の充放電効率が最大または最大付近となるように、複数の前記ストリングそれぞれに割り当てる電力の配分を決定する構成（第１の構成）とする。尚、前記制御部の少なくとも一部が、前記蓄電池の内部に組み込まれていてもよい。
　本発明に係る電力供給システムによると、外部から要求される充放電要求に基づいて、蓄電池の充放電効率に少なくとも電力変換装置の充放電変換効率を加味して算出したストリングの充放電効率を考慮して、システム全体の充放電効率が最大または最大付近となるように、複数のストリングそれぞれに割り当てる電力の配分が決定されるので、高効率で運転をすることができる入出力電力の範囲が広くなる。
系統電力を利用する利用者の電力需要の典型例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電力供給システムの概略構成を示す図である。 蓄電池３の充放電効率特性、ＰＣＳ２の充放電効率特性、およびストリングの充放電効率特性の一例を示す図である。 割り当てられる電力が零であるストリングと割り当てられる電力が零でないストリングとの組み合わせの変更例を示す図である。 図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システム全体の充放電効率特性を示す図である。 或る施設における充放電要求の値の分布例を示す図である。
　本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。
　図２は、本発明の一実施形態に係る電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。尚、図２において、各ブロック間をつなぐ太線は電力線を示しており、各ブロック間をつなぐ細線は通信線を示している。尚、本実施形態では、各通信線は信頼性を重視する観点から有線通信で実現しているが、無線通信で実現することも可能である。また、通信は例えばＴＣＰ（Transmission　Control　Protocol）によって行うとよい。
　図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムは、ＰＣＳ（Power　Conditioning　System）管理制御部１と、ＰＣＳ２Ａ及び蓄電池３Ａを直列に接続した第１ストリングと、ＰＣＳ２Ｂ及び蓄電池３Ｂを直列に接続した第２ストリングと、ＰＣＳ２Ｃ及び蓄電池３Ｃを直列に接続した第３ストリングと、ＰＣＳ２Ｄ及び蓄電池３Ｄを直列に接続した第４ストリングと、ＰＣＳ２Ｅ及び蓄電池３Ｅを直列に接続した第５ストリングと、ＢＭＵ（Battery　Management　Unit）４Ａ～４Ｅと、マスタＢＭＵ５とを備えている。図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムでは、蓄電池３Ａ～３Ｅが並列に接続されるように第１～第５ストリング同士がＰＣＳ管理制御部１を介して接続されている。尚、ＰＣＳ管理制御部１と、ＢＭＵ４Ａ～４Ｅと、マスタＢＭＵ５と、蓄電池３Ａ～３Ｅそれぞれの一部分とが請求項に記載されている「制御部」の一例に相当する。また、以下の説明では、ＰＣＳ２Ａ～２Ｅについて、個々の区分けが不要な場合はＰＣＳ２と称することがある。同様に以下の説明では蓄電池３、ストリング、ＢＭＵ４と称することがある。
　ＰＣＳ管理制御部１は、外部の負荷１００及び電力系統２００に接続されている。負荷１００はＡＣ電源入力端子を有する負荷であり、電力系統２００はＡＣ電力を供給する電力系統である。ＰＣＳ管理制御部１は、マスタＢＭＵ５からの充放電指令に基づいてＰＣＳ２Ａ～２Ｅの動作を制御するとともに、ＰＣＳ２Ａ～２Ｅの状態を監視している。
　ＰＣＳ２Ａ～２Ｅはそれぞれ、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換器であり、充電時に電力系統２００からＰＣＳ管理制御部１を経由して供給されるＡＣ電力をＤＣ電力に変換し、放電時に同一ストリングに属する蓄電池３から供給されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換する。尚、本実施形態とは異なり、ＰＣＳ管理制御部１が外部のＤＣ負荷（ＤＣ電源入力端子を有する負荷）及びＤＣ電源（例えば太陽電池）に接続される場合には、ＰＣＳ２Ａ～２Ｅを双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換器に変更すればよい。
　蓄電池３Ａ～３Ｅの形態は特に限定されず、例えば、単一のバッテリセルであってもよく、複数のバッテリセルの集合体である電池パックであってもよく、また、当該電池パックを複数接続したものであってもよい。電池パックを複数接続する形態としては、一つの蓄電池内において複数の電池パックが直列接続された電池パックストリングが複数あってその複数の電池パックストリングが並列接続される形態、一つの蓄電池内において全ての電池パックが直列接続される形態、一つの蓄電池内において全ての電池パックが並列接続される形態がある。蓄電池３Ａ～３Ｅの電圧を高くする場合には、電池パックを複数直列接続した形態にするとよい。
　当該電池パックは、複数のバッテリセル以外に、例えば、電池状態検出部、電池パック制御部、及び通信部を備えるようにしてもよい。上記電池状態検出部は、例えば、バッテリセルが並列接続されている各段の電圧値を検出すると共に、電池パックの＋－電極間の電流値および電圧値、電池パックの残容量、電池パックの温度を検出し、それらの検出データを上記電池パック制御部に出力する。電池パックの残容量は、電池パックに流れる充放電電流の積算値から求められる他、予め決定された電池パックの開放電圧（ＯＣＶ：Open　Circuit　Voltage）と残容量との関係を示す計算式或いはテーブルを参照することにより求めることができる。上記電池パック制御部は、上記電池状態検出部から取得した検出データを電池データとして上記通信部を介してＢＭＵ４に送信する。
　ＢＭＵ４Ａ～４Ｅはそれぞれ、同一ストリングに属する蓄電池３の状態を監視するとともに、同一ストリングに属する蓄電池３の状態、自己（ＢＭＵ４）の状態などに関するログ情報をマスタＢＭＵ５に送信する。
　マスタＢＭＵ５は、蓄電池３Ａ～３ＥおよびＢＭＵ４Ａ～４Ｅを統合的に監視・制御する。また、マスタＢＭＵ５は、外部から送られてくる充放電要求に基づいて、充放電指令をＰＣＳ管理制御部１に送信する。尚、本実施形態では、マスタＢＭＵ５が外部から送られてくる充放電要求を受け取る構成であるが、例えば、ＰＣＳ管理制御部１が外部から送られてくる充放電要求を受け取るようにし、マスタＢＭＵ５が蓄電池３Ａ～３Ｅの状態に関する情報をＰＣＳ管理制御部１に送るようにしても構わない。
　ここで、蓄電池３の充放電効率特性、ＰＣＳ２の充放電効率特性、およびストリングの充放電効率特性の一例を図３に示す。図３において、Ｔ１は蓄電池３の充放電効率特性を、Ｔ２はＰＣＳ２の充放電効率特性を、Ｔ３はストリングの充放電効率特性をそれぞれ示している。尚、ストリングの充放電効率は、蓄電池３の充放電効率に、ＰＣＳ２の充放電効率を乗算した値である。また、本実施形態ではストリングの入出力電力の定格を６０ｋＷとする。
　図３に示すストリングの充放電効率特性においては、効率の最大値は１６ｋＷでの充放電時となる。従って、システム全体の効率を高くするためには、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムへの充放電要求に対し、各ストリングは１６ｋＷに近い電力での運転を行うか、運転を休止することが望ましい。そこで、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムは、ストリングの充放電効率を考慮して、システム全体の充放電効率が最大となるように、以下のような制御を実行する。
（i）図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムへの充放電要求が８０ｋＷ（＝１６ｋＷ×５ストリング）未満で尚且つ１６ｋＷの倍数の場合
　マスタＢＭＵ５は、外部から送られてくる充放電要求に基づいて、ｍ（ｍは４以下の自然数）個のストリングそれぞれに１６ｋＷを割り当て、（５－ｍ）個のストリングそれぞれに０ｋＷを割り当てるための充放電指令を作成し、その充放電指令をＰＣＳ管理制御部１に送る。ＰＣＳ管理制御部１はマスタＢＭＵ５からの充放電指令に基づいてＰＣＳ２Ａ～２Ｅを制御する。例えば、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムへの充放電要求が１６ｋＷであれば、第１～第５ストリングの内の１つのストリングが１６ｋＷで充放電し、残りの４つのストリングは運転を休止する。また例えば、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムへの充放電要求が３２ｋＷであれば、第１～第５ストリングの内の２つのストリングがそれぞれ１６ｋＷで充放電し、残りの３つのストリングは運転を休止する。
（ii）図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムへの充放電要求が８０ｋＷ未満で尚且つ１６ｋＷの倍数以外の場合
　この場合、充放電要求の値を１６ｋＷで除算すると、商の他に剰余が発生する。そこで、マスタＢＭＵ５は、商と同数のストリングにそれぞれに１６ｋＷを割り当て更に１６ｋＷを割り当てたストリングに剰余を等分割して割り当てるか、商と同数のストリングにそれぞれに１６ｋＷを割り当て更に１６ｋＷを割り当てなかったストリングの内の１つのストリングに剰余を全て割り当てるか、商より１多い個数のストリングそれぞれに充放電要求の値を等分割して割り当てるかのいずれか一つ選択し、その選択した電力割り当てに対応する充放電指令を作成し、その充放電指令をＰＣＳ管理制御部１に送る。ＰＣＳ管理制御部１はマスタＢＭＵ５からの充放電指令に基づいてＰＣＳ２Ａ～２Ｅを制御する。例えば、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムへの充放電要求が１８ｋＷであれば、第１～第５ストリングの内の１つのストリングが１８ｋＷで充放電し、残りの４つのストリングは運転を休止するか、第１～第５ストリングの内の１つのストリングが１６ｋＷで充放電し、第１～第５ストリングの内の他の１つのストリングが２ｋＷで充放電し、残りの３つのストリングは運転を休止するか、第１～第５ストリングの内の２つのストリングがそれぞれ９ｋＷで充放電し、残りの３つのストリングは運転を休止するかのいずれか一つ選択して実行する。また例えば、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムへの充放電要求が３６ｋＷであれば、第１～第５ストリングの内の２つのストリングがそれぞれ１８ｋＷで充放電し、残りの３つのストリングは運転を休止するか、第１～第５ストリングの内の２つのストリングがそれぞれ１６ｋＷで充放電し、第１～第５ストリングの内の他の１つのストリングが４ｋＷで充放電し、残りの３つのストリングは運転を休止するか、第１～第５ストリングの内の３つのストリングがそれぞれ１２ｋＷで充放電し、残りの２つのストリングは運転を休止するかのいずれか一つ選択して実行する。３つの選択肢の内どれを選択するかは、商の値と、剰余の値と、ストリングの充放電効率特性の形状とによって決定され、３つの選択肢の内最もシステム全体の効率が高くなる選択肢を選択するようにする。この場合、マスタＢＭＵ５が、制御実行時に３つの選択肢それぞれに関してシステム全体の効率を算出して３つの選択肢の内最もシステム全体の効率が高くなる選択肢を選択するようにするにしてもよく、予め充放電要求の値毎に３つの選択肢それぞれに関してシステム全体の効率を算出して３つの選択肢の内最もシステム全体の効率が高くなる選択肢に対応する電力配分パターンを充放電要求の値毎にマスタＢＭＵ５の内部メモリに予め記憶しておくようにしてもよい。尚、本実施形態では、上述した３つの選択肢の内最もシステム全体の効率が高くなる選択肢を選択するようにしたが、制御を簡略化するために充放電要求の値によってはシステム全体の効率が若干低くなることを許容して上述した３つの選択肢の内の１つ又は２つの選択肢を廃止してもよい。
（iii）図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムへの充放電要求が８０ｋＷ以上の場合
　マスタＢＭＵ５は、外部から送られてくる充放電要求を５等分して、第１～第５ストリングそれぞれに割り当て、その電力割り当てに対応する充放電指令を作成し、その充放電指令をＰＣＳ管理制御部１に送る。ＰＣＳ管理制御部１はマスタＢＭＵ５からの充放電指令に基づいてＰＣＳ２Ａ～２Ｅを制御する。例えば、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムへの充放電要求が９０ｋＷであれば、第１～第５ストリングそれぞれが１８ｋＷ（＝９０ｋＷ／５）で充放電する。
　図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムは、上記制御を実行するので、入出力電力を各ストリングに等配分しない入出力電力が小さい範囲において、特許文献１で提案されているように電力変換装置の効率を考慮して各ストリングに割り当てる電力の配分を決定するよりも、高効率で運転をすることができる。
　例えば、６４ｋＷの放電要求があった場合、特許文献１で提案されている手法によれば定格の５０～６０％になるように割り当てられるため（特許文献１の段落００１０参照）、第１～第５ストリングの内の２つのストリングがそれぞれ３２ｋＷで充放電し、残りの３つのストリングは運転を休止することになり、システム全体の放電効率は約９０％となる（図３参照）。
　これに対して、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムでは、第１～第５ストリングの内の４つのストリングがそれぞれ１６ｋＷで充放電し、残りの１つのストリングは運転を休止することになり、システム全体の放電効率は約９２．５％となり（図３参照）、特許文献１で提案されている手法に比べてシステム全体の効率を約２．５％改善することができる。これは放電のみを考慮した場合であるので、充電時も同様と考えると、６４ｋＷの放電要求と６４ｋＷの充電要求とがあった場合、充放電効率は特許文献１で提案されている手法によれば約８１％（＝９０％×９０％）となり、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムでは約８５．６％（＝９２．５％×９２．５％）となり、本発明によってシステム全体の効率を約４．６％改善することができる。
　しかしながら、上記のような制御を行う場合、運転を休止するストリングが偏ってしまうと、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムの実効的な残容量が減ってしまうことになる。例えば、第１～第５ストリングの内の１つのストリングの残容量が１００ｋＷｈ、残りの４つのストリングの残容量がそれぞれ２７５ｋＷｈであった場合、システム全体の残容量は１２００ｋＷｈ（＝１００ｋＷｈ＋２７５ｋＷｈ×４ストリング）である。この状態から、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムの定格となる３００ｋＷ（６０ｋＷ／ストリング×５ストリング）での放電要求があった場合、システム全体の残容量からは４時間（＝１２００ｋＷｈ／３００ｋＷ）の放電可能時間が算出されるが、第１～第５ストリングの内の１つでも定格出力が不可能になるとシステムの定格出力も不可能になるため実際は１．７時間（＝１００ｋＷｈ／６０ｋＷ）しか放電することができない。
　そこで、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムでは、第１～第５ストリングの内に運転を休止するストリング（割り当てられる電力が零であるストリング）が少なくとも一つある場合、任意のタイミングで、運転を休止するストリングと運転を休止しないストリング（割り当てられる電力が零でないストリング）との組み合わせを変更する。例えば、３２ｋＷの放電要求が継続する場合、図４に示すように１６ｋＷの放電電力を割り当てる２つのストリングと運転を休止する３つのストリングとの組み合わせを５分毎に変更する。
　このように任意のタイミングで、運転を休止するストリングと運転を休止しないストリングとの組み合わせを変更することで、第１～第５ストリングの残容量の均等化を図ることができる。運転を休止するストリングと運転を休止しないストリングとの組み合わせを変更する任意のタイミングは、例えば、マスタＢＭＵ５がタイマーを持って当該タイマーを用いて生成される一定時間毎のタイミングとしても良く、外部からの充放電要求が変更されるタイミングとしても良く、マスタＢＭＵ５が各ＢＭＵ４から各蓄電池３の温度情報を取得し、その取得した温度情報に基づいてマスタＢＭＵ５が把握することができる蓄電池３の温度又は温度変化率が閾値を越えたタイミングとしても良く、これらのタイミングを組み合わせても良い。
　尚、運転を休止するストリングと運転を休止しないストリングとの組み合わせを変更する任意のタイミングに、蓄電池３の温度又は温度変化率が閾値を越えたタイミングを含める場合、蓄電池３の温度又は温度変化率が閾値を越えたタイミングにおいて、温度又は温度変化率が閾値を越えた蓄電池３が属するストリングを、運転を休止しないストリングから運転を休止するストリングに変更する。蓄電池３は温度が上昇すると劣化の進み度合いが大きくなるので、このような変更により、蓄電池３の劣化を抑制することができる。また、蓄電池３の温度又は温度変化率は、蓄電池３の平均温度又は平均温度の変化率でも構わないが、蓄電池３が複数の電池パックを有する構成であって、各電池パックの温度情報をマスタＢＭＵ５が取得できるのであれば、蓄電池３の劣化をより確実に抑制する観点から、蓄電池３内の各電池パックの温度の最大値又は蓄電池３内の各電池パックの温度変化率の最大値にすることが望ましい。
　また、上記のように運転を休止するストリングと運転を休止しないストリングとの組み合わせを変更していても、各蓄電池３の性能バラツキや上記（ii）の場合での剰余の値の変動等によって第１～第５ストリング間に蓄電池３の残容量のずれが生じることがある。
　そこで、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムでは、マスタＢＭＵ５が各ＢＭＵ４から各蓄電池３の残容量情報を取得し、第１～第５ストリングの内に運転を休止するストリングが少なくとも一つある場合、各蓄電池３の残容量に基づいて、全ての蓄電池３の残容量が均等に近づくように、任意のタイミングで、運転を休止するストリングと運転を休止しないストリングとの組み合わせを変更する。すなわち、放電時には、残容量が多い蓄電池が属するストリングを、運転を休止しないストリングにする頻度を増やし、充電時には、残容量が少ない蓄電池が属するストリングを、運転を休止しないストリングにする頻度を増やすようにする。このような全ての蓄電池３の残容量を均等に近づけるための運転を休止するストリングと運転を休止しないストリングとの組み合わせの変更は、図４に示すような運転を休止するストリングと運転を休止しないストリングとの組み合わせの均等な変更よりも優先して実行するとよい。
　また、第１～第５ストリング間に蓄電池３の容量劣化度のずれがある場合、蓄電池３の残容量が均等に近づくように、運転を休止するストリングと運転を休止しないストリングとの組み合わせを変更すると、容量劣化の大きい蓄電池が属するストリングは他のストリングより劣化の進行が速くなる。
　そこで、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムでは、ＢＭＵ４が、対応している蓄電池３に対して容量学習を実行させ、その容量学習によって対応している蓄電池３の容量劣化度を算出し、マスタＢＭＵ５が各ＢＭＵ４から各蓄電池３の容量劣化度情報を取得し、第１～第５ストリングの内に運転を休止するストリングが少なくとも一つある場合、各蓄電池３の容量劣化度に基づいて、全ての蓄電池３の容量劣化度が均等に近づくように、任意のタイミングで、運転を休止するストリングと運転を休止しないストリングとの組み合わせを変更する。すなわち、容量劣化が大きい蓄電池が属するストリングを、運転を休止しないストリングにする頻度を減らすようにする。このような全ての蓄電池３の容量劣化度を均等に近づけるための運転を休止するストリングと運転を休止しないストリングとの組み合わせの変更は、上述した全ての蓄電池３の残容量を均等に近づけるための運転を休止するストリングと運転を休止しないストリングとの組み合わせの変更よりも優先して実行するとよい。
　図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システム全体の充放電効率特性の一例を図５に示す。図５において、実線は図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システム全体の充放電効率特性の一例を示しており、比較のための点線は充放電要求の値にかかわらず全てのストリングそれぞれに充放電要求の値を等分割して割り当てる従来の一般的な電力供給システム全体の充放電効率特性の一例を示している。図５から明らかなように、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムが高効率で運転をすることができる入出力電力の範囲Ｒ１は、従来の一般的な電力供給システムが高効率で運転をすることができる入出力電力の範囲Ｒ２よりも広くなっている。
　図６は或る施設における充放電要求の値の分布例を示す図である。図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムを或る施設に導入する場合、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムが高効率で運転をすることができる入出力電力の範囲Ｒ１が或る施設において発生頻度が高い充放電要求の値の範囲Ｒ３を包含するように、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムの導入規模（蓄電池の容量、ストリングの個数等）を決定するとよい。
　尚、上述した実施形態では、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムは、ストリングの充放電効率を考慮して、システム全体の充放電効率が最大となるような制御を実行している。しかしながら、代表的な蓄電池（例えば、一般的なリチウムイオン二次電池）の特性として、効率は入出力電力の大きさに比例して低下し（図３参照）、劣化は入出力電力の大きさの二乗に比例して大きくなるので、システム全体の充放電効率が最大となるような制御を実行すると、効率は良好であっても蓄電池の劣化が大きくなる制御となる場合が考えられる。したがって、蓄電池の長寿命化を図るために、ストリングの充放電効率を考慮して、ストリングの最大効率が得られる入出力電力（１６ｋＷ）を基準として制御を実行するのではなく、ストリングの最大効率が得られる入出力電力（１６ｋＷ）よりも小さい入出力電力を基準としてシステム全体の充放電効率が最大付近となるような制御を実行するようにしてもよい。
　また、上述した実施形態では、蓄電池３の充放電特性およびストリングの充放電特性が変化することを想定していなかったが、蓄電池３の劣化によって蓄電池３の充放電特性およびストリングの充放電特性が変化する。したがって、システムが長い期間稼働した場合、システムの稼働初期時にストリングの最大効率が得られる入出力電力（１６ｋＷ）を基準として制御を実行するのではなく、例えば、マスタＢＭＵ５が、蓄電池３の容量劣化度と蓄電池３の充放電特性およびストリングの充放電特性との関係をマスタＢＭＵ５の内部メモリに予め記憶しておき、その記憶しておいた関係を参照して、各ＢＭＵ４から取得した各蓄電池３の容量劣化度情報に基づいて、現時点においてストリングの最大効率が得られる入出力電力を基準としてシステム全体の充放電効率が最大又は最大付近となるような制御を実行するようにしてもよい。
　また、上述した実施形態では、蓄電池３の充放電効率にＰＣＳ２の充放電変換効率のみを加味してストリングの充放電効率を算出したが、本発明に係る電力供給システムはこれに限定されることはなく、例えば、蓄電池３の充放電効率にＰＣＳ２－蓄電池３間の電力伝送効率（ＰＣＳ２－蓄電池３間の電力線の抵抗に基づく効率）とＰＣＳ２の充放電変換効率とを加味してストリングの充放電効率を算出してもよい。
　また、上述した実施形態では、蓄電池３Ａ～３Ｅが全ての同一の充放電特性を有し、ＰＣＳ２Ａ～２Ｅが全ての同一の充放電効率特性を有していたが、本発明に係る電力供給システムはこれに限定されることはなく、充放電特性が互いに異なる複数の蓄電池を備える構成、及び／又は、充放電特性が互いに異なる複数の電力変換装置を備える構成であって、外部から要求される充放電要求に基づいて、システム全体の充放電効率が最大または最大付近となるような制御を行うシステムとしてもよい。
　　　１　ＰＣＳ管理制御部
　　　２Ａ～２Ｅ　ＰＣＳ
　　　３Ａ～３Ｅ　蓄電池
　　　４Ａ～４Ｅ　ＢＭＵ
　　　５　マスタＢＭＵ
　　　１００　負荷
　　　２００　電力系統

Claims (7)

  1. 　蓄電池と電力変換装置とを直列に接続したストリングを複数備え、
    　各ストリングの前記電力変換装置を制御する制御部を備え、
    　各ストリングの前記蓄電池が並列に接続されるように各ストリング同士が接続されている電力供給システムであって、
    　前記制御部は、
    　外部から要求される充放電要求に基づいて、前記蓄電池の充放電効率に少なくとも前記電力変換装置の充放電変換効率を加味して算出した前記ストリングの充放電効率を考慮して、システム全体の充放電効率が最大または最大付近となるように、複数の前記ストリングそれぞれに割り当てる電力の配分を決定することを特徴とする電力供給システム。
  2. 　前記制御部は、
    　複数の前記ストリングの内に割り当てられる電力が零であるストリングが少なくとも一つある場合、
    　任意のタイミングで、割り当てられる電力が零であるストリングと割り当てられる電力が零でないストリングとの組み合わせを変更することを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
  3. 　前記制御部は、各ストリングの前記蓄電池の残容量を検出する残容量検出部を有し、
    　複数の前記ストリングの内に割り当てられる電力が零であるストリングが少なくとも一つある場合、
    　前記残容量検出部によって検出された各ストリングの前記蓄電池の残容量に基づいて、全ての前記蓄電池の残容量が均等に近づくように、任意のタイミングで、割り当てられる電力が零であるストリングと割り当てられる電力が零でないストリングとの組み合わせを変更することを特徴とする請求項２に記載の電力供給システム。
  4. 　前記制御部は、各ストリングの前記蓄電池の容量劣化度を算出する容量劣化度算出部を有し、
    　複数の前記ストリングの内に割り当てられる電力が零であるストリングが少なくとも一つある場合、
    　前記容量劣化度算出部によって算出された各ストリングの前記蓄電池の容量劣化度に基づいて、全ての前記蓄電池の容量劣化度が均等に近づくように、任意のタイミングで、割り当てられる電力が零であるストリングと割り当てられる電力が零でないストリングとの組み合わせを変更することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電力供給システム。
  5. 　前記任意のタイミングに一定時間毎のタイミングが含まれることを特徴とする請求項２～４のいずれか１項に記載の電力供給システム。
  6. 　前記任意のタイミングに前記充放電要求が変更されるタイミングが含まれることを特徴とする請求項２～５のいずれか１項に記載の電力供給システム。
  7. 　前記任意のタイミングに前記蓄電池の温度又は温度変化率が閾値を越えたタイミングが含まれ、
    　前記蓄電池の温度又は温度変化率が閾値を越えたタイミングにおいて、温度又は温度変化率が閾値を越えた前記蓄電池が属するストリングは、割り当てられる電力が零でないストリングから割り当てられる電力が零であるストリングに変更されることを特徴とする請求項２～６のいずれか１項に記載の電力供給システム。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014136705A1 (ja) * 2013-03-04 2014-09-12 株式会社 東芝 複数電池を有する二次電池システム及び充放電電力等の配分方法
JP2014183654A (ja) * 2013-03-19 2014-09-29 Honda Motor Co Ltd 電力供給システム
WO2015198632A1 (ja) * 2014-06-24 2015-12-30 株式会社 東芝 蓄電システム及び特性パラメータの推定方法
JP2016167912A (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 Fdk株式会社 蓄電システム
WO2018016546A1 (ja) * 2016-07-20 2018-01-25 ナブテスコ株式会社 エネルギ管理装置
JP2018023282A (ja) * 2014-03-27 2018-02-08 京セラ株式会社 電力管理装置、電力管理システム及び電力管理方法
EP3319199A4 (en) * 2015-06-30 2019-02-27 Kabushiki Kaisha Toshiba STORAGE BATTERY MANAGEMENT SYSTEM
WO2019054231A1 (ja) * 2017-09-12 2019-03-21 株式会社 東芝 蓄電池制御装置及びその方法
CN110268547A (zh) * 2017-04-21 2019-09-20 惠普发展公司，有限责任合伙企业 基于效率的电池配置
WO2023203927A1 (ja) * 2022-04-19 2023-10-26 矢崎総業株式会社 蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法
WO2024075450A1 (ja) * 2022-10-04 2024-04-11 矢崎総業株式会社 蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000116014A (ja) * 1998-10-06 2000-04-21 Hitachi Ltd 電力貯蔵装置
JP2002345161A (ja) * 2001-05-11 2002-11-29 Denso Corp 複数電圧出力型車両用電源装置およびその制御方法
JP2011101523A (ja) * 2009-11-06 2011-05-19 Panasonic Electric Works Co Ltd 電力供給装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000116014A (ja) * 1998-10-06 2000-04-21 Hitachi Ltd 電力貯蔵装置
JP2002345161A (ja) * 2001-05-11 2002-11-29 Denso Corp 複数電圧出力型車両用電源装置およびその制御方法
JP2011101523A (ja) * 2009-11-06 2011-05-19 Panasonic Electric Works Co Ltd 電力供給装置

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101725701B1 (ko) * 2013-03-04 2017-04-10 가부시끼가이샤 도시바 복수 전지를 갖는 이차 전지 시스템 및 충방전 전력 또는 전류의 배분 방법
US9825474B2 (en) 2013-03-04 2017-11-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Secondary battery system with plural batteries and method of distributing charge/discharge power
CN105027379B (zh) * 2013-03-04 2018-05-25 株式会社东芝 具有多个电池的二次电池***及充放电功率等的分配方法
KR20150106912A (ko) * 2013-03-04 2015-09-22 가부시끼가이샤 도시바 복수 전지를 갖는 이차 전지 시스템 및 충방전 전력 등의 배분 방법
WO2014136705A1 (ja) * 2013-03-04 2014-09-12 株式会社 東芝 複数電池を有する二次電池システム及び充放電電力等の配分方法
CN105027379A (zh) * 2013-03-04 2015-11-04 株式会社东芝 具有多个电池的二次电池***及充放电功率等的分配方法
JP2014171335A (ja) * 2013-03-04 2014-09-18 Toshiba Corp 複数電池を有する二次電池システム及び充放電電力等の配分方法
EP2966751A4 (en) * 2013-03-04 2016-08-17 Toshiba Kk SECONDARY CELL SYSTEM HAVING A PLURALITY OF CELLS, AND METHOD OF DISTRIBUTING ELECTRIC POWER FROM CHARGE / DISCHARGE
JP2014183654A (ja) * 2013-03-19 2014-09-29 Honda Motor Co Ltd 電力供給システム
JP2018023282A (ja) * 2014-03-27 2018-02-08 京セラ株式会社 電力管理装置、電力管理システム及び電力管理方法
WO2015198632A1 (ja) * 2014-06-24 2015-12-30 株式会社 東芝 蓄電システム及び特性パラメータの推定方法
JPWO2015198632A1 (ja) * 2014-06-24 2017-04-20 株式会社東芝 蓄電システム及び特性パラメータの推定方法
EP3163708A4 (en) * 2014-06-24 2018-01-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Energy storage system and method for estimating characteristic parameters
US10261132B2 (en) 2014-06-24 2019-04-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Electricity storage system and method of estimating characteristic parameter
JP2016167912A (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 Fdk株式会社 蓄電システム
EP3319199A4 (en) * 2015-06-30 2019-02-27 Kabushiki Kaisha Toshiba STORAGE BATTERY MANAGEMENT SYSTEM
WO2018016546A1 (ja) * 2016-07-20 2018-01-25 ナブテスコ株式会社 エネルギ管理装置
JPWO2018016546A1 (ja) * 2016-07-20 2019-04-11 ナブテスコ株式会社 エネルギ管理装置
CN110268547A (zh) * 2017-04-21 2019-09-20 惠普发展公司，有限责任合伙企业 基于效率的电池配置
EP3613123A4 (en) * 2017-04-21 2020-10-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. PERFORMANCE-BASED BATTERY CONFIGURATIONS
US11264811B2 (en) 2017-04-21 2022-03-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Efficiency based battery configurations
CN110268547B (zh) * 2017-04-21 2022-08-26 惠普发展公司，有限责任合伙企业 基于效率的电池配置
JP2019054565A (ja) * 2017-09-12 2019-04-04 株式会社東芝 蓄電池制御装置及びその方法
WO2019054231A1 (ja) * 2017-09-12 2019-03-21 株式会社 東芝 蓄電池制御装置及びその方法
JP7002894B2 (ja) 2017-09-12 2022-01-20 株式会社東芝 蓄電池制御装置及びその方法
WO2023203927A1 (ja) * 2022-04-19 2023-10-26 矢崎総業株式会社 蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法
WO2024075450A1 (ja) * 2022-10-04 2024-04-11 矢崎総業株式会社 蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法

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