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公開番号2025067480
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2023177498
出願日2023-10-13
発明の名称蓄電池システム及びその制御方法
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 20160101AFI20250417BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】複数の蓄電池を直列かつ並列に接続した蓄電池システムにおいて、蓄電池の平準化操作の開始及び終了を精度良く判定可能な蓄電池システムを提供する。
【解決手段】蓄電池システムは、複数の蓄電池(蓄電池セル)を直列及び/又は並列に接続した蓄電池群と、蓄電池群の各蓄電池または複数の蓄電池ユニットの充電量(SOC)及び電圧の少なくとも一方を平準化する平準化部と、平準化部による平準化操作の開始及び終了のタイミングを判定する平準化判定部と、を備える。平準化部はまた、各蓄電池又は各蓄電池ユニットに並列に接続されたバランス用抵抗と、バランス用抵抗に直列に接続されたバランス用スイッチとを有する。平準化判定部は、バランス用スイッチのON及びOFFのタイミングを、各蓄電池又は各蓄電池ユニットの状態量及び充放電スケジュール、各蓄電池又は各蓄電池ユニットの状態量及びバランス用抵抗の状態量の何れかに基づき判定する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
複数の蓄電池を直列かつ並列に接続した蓄電池群と、
前記蓄電池群の各蓄電池または複数の蓄電池を直列に接続した複数の蓄電池ユニットの充電量（ＳＯＣ）および電圧の少なくとも一方を平準化する平準化部と、
前記平準化部による平準化操作の開始および終了のタイミングを判定する平準化判定部と、を備え、
前記平準化部は、前記蓄電池群の各蓄電池または前記複数の蓄電池ユニットの各蓄電池ユニットに並列に接続されたバランス用抵抗と、前記バランス用抵抗に直列に接続されたバランス用スイッチとを有し、
前記平準化判定部は、前記バランス用スイッチのＯＮおよびＯＦＦのタイミングを、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットの状態量および充放電スケジュール、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットの状態量および前記バランス用抵抗の状態量のいずれかに基づき判定することを特徴とする蓄電池システム。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
請求項１に記載の蓄電池システムであって、
前記平準化判定部は、前記充放電スケジュールにおける前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットの充電電流または放電電流が所定の閾値を超えた場合、前記バランス用スイッチをＯＦＦすることを特徴とする蓄電池システム。
【請求項３】
請求項１に記載の蓄電池システムであって、
前記平準化判定部は、前記バランス用スイッチのＯＮおよびＯＦＦを、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットの状態量、前記蓄電池システムの充電、放電、休止のうち少なくとも１つの指令を組み合わせた充放電スケジュール、前記バランス用抵抗の温度または発熱量または電流値の少なくともいずれかに基づき切り替えることを特徴とする蓄電池システム。
【請求項４】
請求項１に記載の蓄電池システムであって、
前記平準化判定部は、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットの電圧と基準電圧との差、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットの充電量（ＳＯＣ）と基準充電量（ＳＯＣ）との差の少なくともいずれか一方が所定の値を超えた場合に、当該蓄電池または当該蓄電池ユニットに並列接続された前記バランス用スイッチをＯＮすることを特徴とする蓄電池システム。
【請求項５】
請求項１に記載の蓄電池システムであって、
前記平準化判定部は、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットの電圧と基準電圧との差、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットの充電量（ＳＯＣ）と基準充電量（ＳＯＣ）との差の少なくともいずれか一方が所定の値を超え、かつ、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットに流れる充放電電流値が所定の値を下回る場合に、当該蓄電池または当該蓄電池ユニットに並列接続された前記バランス用スイッチをＯＮすることを特徴とする蓄電池システム。
【請求項６】
請求項１に記載の蓄電池システムであって、
前記平準化判定部は、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットの電圧と基準電圧との差、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットの充電量（ＳＯＣ）と基準充電量（ＳＯＣ）との差の少なくともいずれか一方が所定の値を超え、かつ、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットに並列に接続されたバランス用抵抗の温度が所定の値を下回る場合に、当該蓄電池または当該蓄電池ユニットに並列接続された前記バランス用スイッチをＯＮすることを特徴とする蓄電池システム。
【請求項７】
請求項１に記載の蓄電池システムであって、
前記平準化判定部は、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットの電圧と基準電圧との差、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットの充電量（ＳＯＣ）と基準充電量（ＳＯＣ）との差の少なくともいずれか一方が所定の値を下回った場合、当該蓄電池または当該蓄電池ユニットに並列接続された前記バランス用スイッチをＯＦＦすることを特徴とする蓄電池システム。
【請求項８】
請求項１に記載の蓄電池システムであって、
前記平準化判定部は、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットの休止状態から充放電を行う際、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットに流れる充放電電流値が所定の値を超えた場合に、当該蓄電池または当該蓄電池ユニットに並列接続された前記バランス用スイッチをＯＦＦすることを特徴とする蓄電池システム。
【請求項９】
請求項１に記載の蓄電池システムであって、
前記平準化判定部は、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットの電圧および充電量（ＳＯＣ）の少なくとも一方の時間に対する変化量が所定の値を超える場合、当該蓄電池または当該蓄電池ユニットに並列接続された前記バランス用スイッチをＯＦＦすることを特徴とする蓄電池システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の蓄電池システムであって、
前記平準化判定部は、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットの休止状態から充放電を行う際、前記各蓄電池または前記各蓄電池ユニットに並列に接続されたバランス用抵抗に流れる電流値が所定の値を超える場合に、当該蓄電池または当該蓄電池ユニットに並列接続された前記バランス用スイッチをＯＦＦすることを特徴とする蓄電池システム。
（【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、蓄電池システムの構成とその制御方法に係り、特に、蓄電池を多数直並列に接続して構成する大規模な蓄電池システムに適用して有効な技術に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電や風力発電の導入量が増大している。しかし、太陽光発電や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蓄電池システムは、多数の蓄電池を直列かつ並列に接続して構成することで、必要となる電圧及び容量を実現している。多数の蓄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蓄電池間で電圧や充電量（ＳＯＣ：State of charge）がばらつく可能性がある。
【０００４】
エネルギー貯蔵システムを構成する蓄電池システムの用途は電力裁定取引や周波数調整など多岐にわたり、充電及び放電といった運用に対して高い稼働率が要求される。その際、ＳＯＣのばらつきが存在すると、各蓄電池の過充電及び過放電を防止するため充放電容量が制限され、要求される稼働率を満たせない可能性がある。従って各蓄電池の電圧若しくはＳＯＣの少なくとも一方を揃えた運用が必要である。
【０００５】
本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献１のような技術がある。特許文献１には、蓄電池システムを構成する各蓄電池の電圧またはＳＯＣを揃える方法として、ＳＯＣ推定精度の高いＳＯＣ領域においてＳＯＣのばらつきを検知し、当該ＳＯＣ領域から外れた蓄電池のＳＯＣを蓄電池に並列に接続した抵抗で放電し補正することで、当該ＳＯＣ領域に揃える方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２３－２４２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、エネルギー貯蔵システムを構成する大規模な蓄電池システムは、蓄電池セルを複数個直列及び並列に接続した蓄電池モジュールや蓄電池ラックを、複数直列及び並列に接続した構成をとる。従って、平準化を行う対象が蓄電池セルとは限らず、より電圧の高い蓄電池モジュールや蓄電池ラックを対象としＳＯＣを平準化する必要がある。
【０００８】
ここで、上記特許文献１の方法では、ＳＯＣの高い蓄電池を、並列に接続した抵抗で放電しＳＯＣのばらつきを解消するため、平準化操作の間に抵抗から熱が発生する。特許文献１の方法を上記の蓄電池モジュールや蓄電池ラックに適用することを考えると、対象物の電圧の高さに起因して発熱が増大することが考えられる。
【０００９】
さらに、蓄電池システムに高稼働率が要求されることを考慮すると、平準化のための抵抗による放電は充放電中に行う必要がある。このとき、充放電電流が蓄電池モジュールや蓄電池ラックに並列に接続された抵抗に流れ込み熱が生じる。これらの発熱によりＳＯＣの平準化に用いる抵抗の許容温度を超過することが考えられる。抵抗の許容温度を超過し、ＳＯＣの平準化操作が実施できない場合、蓄電池システムの信頼性低下や抵抗を冷却するシステム導入のためのコスト増加が懸念される。
【００１０】
このように、大規模な蓄電池システムのＳＯＣ平準化操作では、抵抗の温度や電流が許容値を超過しないよう平準化操作の開始及び終了を正確に判定することが重要となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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