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公開番号2024041010
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-26
出願番号2022145704
出願日2022-09-13
発明の名称電池容量制御装置および蓄電システム
出願人株式会社アイケイエス
代理人個人
主分類H02J 7/02 20160101AFI20240318BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電池間の電圧を均等化させるアクティブ方式のバランス補正回路を提供する。
【解決手段】蓄電システム1において、電池容量制御装置5は、第1電池ユニットB1及び第1電池ユニットに直列接続し、第1電池ユニットから直流電力が供給される第2電池ユニットB2と、第1電池ユニットの入力に接続する第1正極端子と、第1電池ユニットの出力及び第2電池ユニットの入力に接続する第1負極端子を有する第1入出力部と、第2電池ユニットの入力に接続する第2正極端子と、第2電池ユニットの出力に接続する第2負極端子を有する第2入出力部との間で、第1入出力部から第2入出力部への第1電力変換又は第2入出力部から第1入出力部への第2電力変換を行う双方向スイッチング部と、を備える双方向電力変換部100と、第1電池ユニットから第2電池ユニット又はその逆方向に電力を供給するように双方向電力変換部を制御する制御部10と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直列に接続された複数の電池ユニットの容量を制御する電池容量制御装置であって、
前記複数の電池ユニットには、第１電池ユニットと、前記第１電池ユニットに直列接続するとともに、前記第１電池ユニットから直流電力が供給される第２電池ユニットがあり、
前記第１電池ユニットの入力に接続する第１正極端子と、前記第１電池ユニットの出力および前記第２電池ユニットの入力に接続する第１負極端子とを有する第１入出力部と、前記第２電池ユニットの入力に接続する第２正極端子と、前記第２電池ユニットの出力に接続する第２負極端子とを有する第２入出力部との間で、前記第１入出力部から前記第２入出力部への第１電力変換、または、前記第２入出力部から前記第１入出力部への第２電力変換を行う双方向スイッチング部と、を備える双方向電力変換部と、
前記第１電池ユニットから前記第２電池ユニットに、または、前記第２電池ユニットから前記第１電池ユニットに電力を供給するように前記双方向電力変換部を制御する制御部と、
を備える電池容量制御装置。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記制御部は、電池容量が多い前記電池ユニットから、電池容量が少ない前記電池ユニットに対して充電するように、前記双方向電力変換部を制御する、請求項１に記載の電池容量制御装置。
【請求項３】
前記第１電池ユニットの入力電圧を検出する第１電圧センサと、
前記第２電池ユニットの入力電圧を検出する第２電圧センサと、
前記第１電池ユニットおよび前記第２電池ユニットを流れる電流を検出する電流センサと、を備え、
前記制御部は、第１電圧センサから得られる電圧値と、前記電流センサから得られる電流値に基づく電圧と電流曲線から、前記第１電池ユニットの電池容量を求め、且つ、第２電圧センサから得られる電圧値と、前記電流センサから得られる電流値に基づく電圧と電流曲線から、前記第２電池ユニットの電池容量を求める、請求項２に記載の電池容量制御装置。
【請求項４】
前記双方向電力変換部は、前記第１入出力部と接続するとともに、第１のコンデンサを含む第１平滑部と、前記第２入出力部と接続するとともに、第２のコンデンサを含む第２平滑部と、を備え、
前記双方向スイッチング部は、インダクタ及び絶縁用トランスを含み、前記第１平滑部または第２平滑部により平滑化された電圧をスイッチングして所定の出力電圧に電力変換するスイッチング部と、を備える、請求項１～３の何れかに記載の電池容量制御装置。
【請求項５】
前記第１および第２電池ユニットは、電池セルである、請求項１～４の何れかに記載の電池容量制御装置。
【請求項６】
前記第１および第２電池ユニットは、直列接続される２つ以上の電池セルを含む、請求項１～４の何れかに記載の電池容量制御装置。
【請求項７】
請求項１～６の何れかの電池容量制御装置と、直列に接続された複数の電池ユニットとを備える蓄電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池容量制御装置および蓄電システムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
再生可能エネルギー（以下：再エネ）の普及に伴い再エネを有効活用するため余剰電力を貯蓄する蓄電池が必須である。今後の更なる再エネの普及により蓄電池の必要容量が従来以上に増加する。
【０００３】
複数の二次電池が直列に接続された電池モジュールを充電する場合に、二次電池の電圧にばらつきがあると、一部の電池が過充電状態になることがある。そこで、電池の電圧を測定して電圧を均等化させるバランス補正装置および電圧測定装置が知られている。近年、電力のロスを抑制しつつ、蓄電セル間の電圧を均等化させるアクティブ方式のバランス補正回路が提案されている（特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－０１０２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
開示のバランス補正回路は、充電装置から供給される電力で電池容量のバランスをとっている。そのため、外部からの電力供給がないと動作しない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する実施形態は、以下の項目により示される。
【０００７】
［項目１］
直列に接続された複数の電池ユニットの容量を制御する電池容量制御装置であって、
前記複数の電池ユニットには、第１電池ユニットと、前記第１電池ユニットに直列接続するとともに、前記第１電池ユニットから直流電力が供給される第２電池ユニットがあり、
前記第１電池ユニットの入力に接続する第１正極端子と、前記第１電池ユニットの出力および前記第２電池ユニットの入力に接続する第１負極端子とを有する第１入出力部と、前記第２電池ユニットの入力に接続する第２正極端子と、前記第２電池ユニットの出力に接続する第２負極端子とを有する第２入出力部との間で、前記第１入出力部から前記第２入出力部への第１電力変換、または、前記第２入出力部から前記第１入出力部への第２電力変換を行う双方向スイッチング部と、を備える双方向電力変換部と、
前記第１電池ユニットから前記第２電池ユニットに、または、前記第２電池ユニットから前記第１電池ユニットに電力を供給するように前記双方向電力変換部を制御する制御部と、
を備える電池容量制御装置。
［項目２］
前記制御部は、電池容量が多い前記電池ユニットから、電池容量が少ない前記電池ユニットに対して充電するように、前記双方向電力変換部を制御する、項目１に記載の電池容量制御装置。
［項目３］
前記第１電池ユニットの入力電圧を検出する第１電圧センサと、
前記第２電池ユニットの入力電圧を検出する第２電圧センサと、
前記第１電池ユニットおよび前記第２電池ユニットを流れる電流を検出する電流センサと、を備え、
前記制御部は、第１電圧センサから得られる電圧値と、前記電流センサから得られる電流値に基づく電圧と電流曲線から、前記第１電池ユニットの電池容量を求め、且つ、第２電圧センサから得られる電圧値と、前記電流センサから得られる電流値に基づく電圧と電流曲線から、前記第２電池ユニットの電池容量を求める、項目２に記載の電池容量制御装置。
［項目４］
前記双方向電力変換部は、前記第１入出力部と接続するとともに、第１のコンデンサを含む第１平滑部と、前記第２入出力部と接続するとともに、第２のコンデンサを含む第２平滑部と、を備え、
前記双方向スイッチング部は、インダクタ及び絶縁用トランスを含み、前記第１平滑部または第２平滑部により平滑化された電圧をスイッチングして所定の出力電圧に電力変換するスイッチング部と、を備える、項目１～３の何れかに記載の電池容量制御装置。
［項目５］
前記第１および第２電池ユニットは、電池セルである、項目１～４の何れかに記載の電池容量制御装置。
［項目６］
前記第１および第２電池ユニットは、直列接続される２つ以上の電池セルを含む、項目１～４の何れかに記載の電池容量制御装置。
［項目７］
項目１～６の何れかの電池容量制御装置と、直列に接続された複数の電池ユニットとを備える蓄電システム。
【発明の効果】
【０００８】
本実施形態に係る電力制御装置は、外部からの電力供給が無い状態でも、直列接続される電池ユニット内で電池容量のバランスをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
電池システムおよび電池容量制御装置の一例を示す図である。
電池ユニットの構成例を示す図である。
双方向電力変換部の構成例を示す回路図である。
図２の双方向電力変換部を昇圧スイッチングさせるときの各半導体スイッチＱ１～Ｑ８の制御信号を示すタイミングチャートである。
図２の双方向電力変換部を降圧スイッチングさせるときの各半導体スイッチＱ１～Ｑ８の制御信号を示すタイミングチャートである。
電流経路の一例を示す図である。
電流経路の一例を示す図である。
電流経路の一例を示す図である。
電流経路の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施形態に係る電池容量制御装置を、説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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