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公開番号2024037225
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-19
出願番号2022141907
出願日2022-09-07
発明の名称組電池システム
出願人株式会社日立製作所
代理人ポレール弁理士法人
主分類H02J 7/02 20160101AFI20240312BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】組電池システムの電圧及び/または充電状態を、過大な電流を蓄電池に流すことなく、短時間でそろえることを可能とする組電池システムを提供する。
【解決手段】組電池システム1は、複数のセルが直列接続された単位直列組電池P11、単位直列組電池P11を複数並列接続した単位組電池SP1、各セルに並列に接続された抵抗と抵抗に直列に接続されたバイパス用スイッチSw111、各単位直列組電池に直列に接続された主回路用スイッチ及び単位直列組電池内の各セル間の電圧及び/又は充電状態を平準化するバランシング制御部11を備え、各セルの電圧及び/又は充電状態の平準化目標値を算出し、セルの状態が平準化目標値より低い場合には該当セルが含まれる単位直列組電池の主回路用スイッチをONかつ該当セルに並列接続されたバイパス用スイッチをOFFする。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
複数のセルが直列接続された単位直列組電池と、
前記単位直列組電池を複数並列接続した単位組電池と、
各セルに並列に接続された抵抗と前記抵抗に直列に接続されたバイパス用スイッチと、
各単位直列組電池に直列に接続された主回路用スイッチと、
前記単位組電池内の各セル間の電圧及び／又は充電状態を平準化するバランシング制御部を備える組電池システムにおいて、
前記バランシング制御部は各セルの電圧及び／又は充電状態を平準化する平準化目標値を算出し、
平準化操作のため前記主回路用スイッチと前記直列組電池内のバイパス用スイッチのＯＮ－ＯＦＦを指示するスイッチ選択部を備え、
前記スイッチ選択部は、セルの状態が前記平準化目標値より低い場合には該当セルが含まれる前記単位直列組電池に直列接続された前記主回路用スイッチをＯＮかつ該当セルに並列接続された前記バイパス用スイッチをＯＦＦと指示することを特徴とする組電池システム。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
複数のセルが直列接続された単位直列組電池と、
前記単位直列組電池を複数並列接続した単位組電池と、
前記単位組電池を複数直列接続した組電池において、
前記単位直列組電池は各セルに並列に接続された抵抗と前記抵抗に直列に接続されたバイパス用スイッチと、
各単位直列組電池に直列に接続された主回路用スイッチと、
前記単位組電池内の各セル間の電圧及び／又は充電状態を平準化するバランシング制御部を備える組電池システムにおいて、
前記バランシング制御部は各セルの電圧及び／又は充電状態を平準化する平準化目標値を算出し、
平準化操作のため前記主回路用スイッチと前記直列組電池内のバイパス用スイッチのＯＮ－ＯＦＦを指示するスイッチ選択部を備え、
前記スイッチ選択部は、セルの状態が前記平準化目標値より低い場合には該当セルが含まれる前記単位直列組電池に直列接続された前記主回路用スイッチをＯＮかつ該当セルに並列接続された前記バイパス用スイッチをＯＦＦと指示することを特徴とする組電池システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の組電池システムにおいて、
前記セルの状態とは、セルの電圧及び／又は充電状態であることを特徴とする組電池システム。
【請求項４】
請求項３に記載の組電池システムにおいて、
前記スイッチ選択部は、セルの電圧及び／又は充電状態を一定に保つ場合には、該当セルが含まれる前記単位直列組電池に直列接続された前記主回路用スイッチをＯＦＦかつ該当セルに並列接続された前記バイパス用スイッチをＯＦＦと指示することを特徴とする組電池システム。
【請求項５】
請求項４に記載の組電池システムにおいて、
前記スイッチ選択部は、セルの電圧及び／又は充電状態が、前記平準化目標値より高い場合には該当セルに並列接続された前記バイパス用スイッチをＯＮと指示することを特徴とする組電池システム。
【請求項６】
請求項５に記載の組電池システムにおいて、
前記バランシング制御部は、各セルの内部抵抗と電圧に基づき各前記単位直列組電池に流れる電流値を算出することを特徴とする組電池システム。
【請求項７】
請求項６に記載の組電池システムにおいて、
前記バランシング制御部は、前記単位直列組電池を構成する各セルの内部抵抗の和と電圧の和に基づき、各前記単位直列組電池に流れる電流値を算出することを特徴とする組電池システム。
【請求項８】
請求項７に記載の組電池システムにおいて、
前記バランシング制御部は、各前記単位直列組電池を構成する各セルの内部抵抗の和及び電圧の和を計算し、前記単位直列組電池に流れる電流値を、該当単位直列組電池の内部抵抗の和と他の単位直列組電池の内部抵抗の和の逆数和の比及び該当前記単位直列組電池の電圧の和と他の前記単位直列組電池の電圧和の差に基づき、算出することを特徴とする組電池システム。
【請求項９】
請求項８に記載の組電池システムにおいて、
前記バランシング制御部は、各セルに取り付けた測定器によって各セルの内部抵抗及び電圧を取得し、各前記単位直列組電池を構成する前記各セルの内部抵抗の和及び電圧の和を計算し、前記単位直列組電池に流れる電流値を、該当単位直列組電池の内部抵抗の和と他の単位直列組電池の内部抵抗の和の逆数和の比及び該当前記単位直列組電池の電圧の和と他の前記単位直列組電池の電圧和の差に基づき、算出することを特徴とする組電池システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の組電池システムにおいて、
前記バランシング制御部は、前記単位直列組電池の電圧及び電流に基づき各前記単位直列組電池を構成する各セルの内部抵抗の和及び電圧の和を取得し、前記各セルの内部抵抗の和及び電圧の和に基づき、前記単位直列組電池に流れる電流値を、該当単位直列組電池の内部抵抗の和と他の単位直列組電池の内部抵抗の和の逆数和の比及び該当前記単位直列組電池の電圧の和と他の前記単位直列組電池の電圧和の差に基づき、算出することを特徴とする組電池システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は組電池システムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
太陽光発電や風力発電の導入量が増大している。しかし、太陽光発電、風力発電は天候や時間帯によって出力が変動するため、電力系統の需給調整が難しくなるという問題がある。この問題を解決するため、エネルギー貯蔵システムを需給調整に活用することが期待されている。また、エネルギー貯蔵システムを用いて、系統に慣性力を供給する検討も進められている。
【０００３】
エネルギー貯蔵システムを構成する組電池システムは、多数の二次電池を直列かつ並列に接続して構成することで、必要となる電圧および容量を実現している。多数の二次電池を直列かつ並列に接続した構成では、個体差や環境条件の違いにより二次電池間で電圧がばらつく可能性がある。多数の二次電池を直列接続した直列ユニットを並列接続すると、電圧のばらつきによって二次電池に過大な電流が流れ、劣化を速める可能性がある。
【０００４】
組電池システムの並列接続された直列ユニット間の電圧を過大な電流を流すことなく揃える方法として、直列ユニットに過大な電流が流れる場合はスイッチによって切り離す方法(例えば特許文献1参照)が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１９／１５０８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１に開示される構成では、二次電池ごとの抵抗や容量といった特性のばらつきによって、電圧を目標精度以下で均等化することが困難となる可能性がある。例えば、例えば、蓄電池システムにおいては、並列方向の均等化操作の際に流れる循環電流による充電量の変化が各二次電池で異なるため、それらの電圧が平準化操作後であってもばらつく場合がある。この電圧のばらつきを解消するためには、直列方向と並列方向の平準化操作を複数回繰り返す必要がある。蓄電池システムの二次電池数が多くなると、特性ばらつきが大きい二次電池が存在する確率が高いため、直列方向と並列方向の平準化操作を繰り返しても、平準化の目標精度を所定の時間内で満たせない可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、組電池システムの電圧及び／又は充電状態を、短時間でそろえることを可能とする組電池システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る組電池システムは、複数のセルが直列接続された単位直列組電池と、前記単位直列組電池を複数並列接続した単位組電池と、各セルに並列に接続された抵抗と前記抵抗に直列に接続されたバイパス用スイッチと、各単位直列組電池に直列に接続された主回路用スイッチと、前記単位組電池内の各セル間の電圧及び／又は充電状態を平準化するバランシング制御部を備える組電池システムにおいて、前記バランシング制御部は各セルの電圧及び／又は充電状態を平準化する平準化目標値を算出し、平準化操作のため前記主回路用スイッチと前記直列組電池内のバイパス用スイッチのＯＮ－ＯＦＦを指示するスイッチ選択部を備え、前記スイッチ選択部は、セルの状態が前記平準化目標値より低い場合には該当セルが含まれる前記単位直列組電池に直列接続された前記主回路用スイッチをＯＮかつ該当セルに並列接続された前記バイパス用スイッチをＯＦＦと指示することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る組電池システムは、複数のセルが直列接続された単位直列組電池と、前記単位直列組電池を複数並列接続した単位組電池と、前記単位組電池を複数直列接続した組電池において、前記単位直列組電池は各セルに並列に接続された抵抗と前記抵抗に直列に接続されたバイパス用スイッチと、各単位直列組電池に直列に接続された主回路用スイッチと、前記単位組電池内の各セル間の電圧及び／又は充電状態を平準化するバランシング制御部を備える組電池システムにおいて、前記バランシング制御部は各セルの電圧及び／又は充電状態を平準化する平準化目標値を算出し、平準化操作のため前記主回路用スイッチと前記直列組電池内のバイパス用スイッチのＯＮ－ＯＦＦを指示するスイッチ選択部を備え、前記スイッチ選択部は、セルの状態が前記平準化目標値より低い場合には該当セルが含まれる前記単位直列組電池に直列接続された前記主回路用スイッチをＯＮかつ該当セルに並列接続された前記バイパス用スイッチをＯＦＦと指示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、組電池システムの電圧及び／または充電状態を、短時間でそろえることを可能とする組電池システムを提供することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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