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公開番号2025108009
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-23
出願番号2024001574
出願日2024-01-10
発明の名称蓄電池制御装置、及び蓄電システム
出願人矢崎総業株式会社
代理人個人,個人
主分類H02J 7/02 20160101AFI20250715BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ストリング内の蓄電池セルの性能にバラつきがあるか否かにかかわらず、蓄電池モジュール内の蓄電池セルの電圧を適切な範囲に収める。
【解決手段】モジュールインターフェースM_I/FのMCU100は、セルモニタリングユニットCMUからセル電圧の検出信号を受信し、セル電圧が上限閾値以上である場合、ストリングの充電電力を抑制するための充電抑制信号を、電力変換器PCSのMCU101に送信する。MCU101は、ストリングコントローラSCから制御信号を受信し、且つ、MCU100から充電抑制信号を受信していない間、ストリングの充電電力を充電電力指示値に近づけるように電力変換器PCSを制御し、ストリングコントローラSCから制御信号を受信し、且つ、MCU100から充電抑制信号を受信している間、ストリングの充電電力を充電電力指示値に近づけるように電力変換器を制御する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
直列接続された複数の蓄電池モジュールを備えるストリングと、前記ストリングの充放電電力を変換する電力変換器とを備え、前記蓄電池モジュールは、直列接続された複数の蓄電池セルと、前記蓄電池セルの電圧を検出するセル電圧検出部とを備える蓄電システムを制御する蓄電池制御装置であって、
前記蓄電池モジュールに対応してそれぞれ設けられ、前記蓄電池モジュールを制御する複数のモジュール制御部と、
前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、
前記ストリングに対応して設けられ、複数の前記モジュール制御部と前記電力変換器制御部と上位制御部と通信し、前記ストリングの充電電力が、前記上位制御部から受信した充電電力指示値に近づくように前記電力変換器を制御するための制御信号を前記電力変換器制御部に送信するストリング制御部と
を備え、
前記モジュール制御部は、前記セル電圧検出部から前記蓄電池セルの電圧の検出信号を受信し、前記蓄電池セルの電圧が上限閾値以上である場合、前記ストリングの充電電力を抑制するための充電抑制信号を、前記電力変換器制御部に送信し、
前記電力変換器制御部は、前記ストリング制御部から前記制御信号を受信し、且つ、前記モジュール制御部から前記充電抑制信号を受信していない間、前記ストリングの充電電力を前記充電電力指示値に近づけるように前記電力変換器を制御し、前記ストリング制御部から前記制御信号を受信し、且つ、前記モジュール制御部から前記充電抑制信号を受信している間、前記ストリングの充電電力を抑制するように前記電力変換器を制御する
蓄電池制御装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
直列接続された複数の蓄電池モジュールを備えるストリングと、前記ストリングの充放電電力を変換する電力変換器とを備え、前記蓄電池モジュールは、直列接続された複数の蓄電池セルと、前記蓄電池セルの電圧を検出するセル電圧検出部とを備える蓄電システムを制御する蓄電池制御装置であって、
前記蓄電池モジュールに対応してそれぞれ設けられ、前記蓄電池モジュールを制御する複数のモジュール制御部と、
前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、
前記ストリングに対応して設けられ、複数の前記モジュール制御部と前記電力変換器制御部と上位制御部と通信し、前記ストリングの放電電力が、前記上位制御部から受信した放電電力指示値に近づくように前記電力変換器を制御するための制御信号を前記電力変換器制御部に送信するストリング制御部と
を備え、
前記モジュール制御部は、前記セル電圧検出部から前記蓄電池セルの電圧の検出信号を受信し、前記蓄電池セルの電圧が下限閾値以下である場合、前記ストリングの放電電力を抑制するための放電抑制信号を、前記電力変換器制御部に送信し、
前記電力変換器制御部は、前記ストリング制御部から前記制御信号を受信し、且つ、前記モジュール制御部から前記放電抑制信号を受信していない間、前記ストリングの放電電力を前記放電電力指示値に近づけるように前記電力変換器を制御し、前記ストリング制御部から前記制御信号を受信し、且つ、前記モジュール制御部から前記放電抑制信号を受信している間、前記ストリングの放電電力を抑制するように前記電力変換器を制御する
蓄電池制御装置。
【請求項３】
前記モジュール制御部と前記電力変換器制御部とを接続する信号線に設けられたフォトカプラと、
前記信号線における前記フォトカプラと前記電力変換器制御部との間に接続されたプルアップ抵抗と
を備える請求項１又は２に記載の蓄電池制御装置。
【請求項４】
直列接続された複数の蓄電池モジュールを備えるストリングと、前記ストリングの充放電電力を変換する電力変換器とを備え、前記蓄電池モジュールは、直列接続された複数の蓄電池セルと、前記蓄電池セルの電圧を検出するセル電圧検出部とを備える蓄電システムであって、
請求項１又は２に記載の蓄電池制御装置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、蓄電池制御装置、及び蓄電システムに関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
複数の蓄電池モジュールが直列に接続されたストリングを備える蓄電システムとして、各蓄電池モジュールをバイパスするバイパス機構を備えるものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１，２に記載の蓄電システムでは、満充電又は全放電になった蓄電池モジュールをバイパス機構によりバイパスすることで充放電を継続することができる。そのため、劣化状態の違いや種類の違いから充放電容量の異なる蓄電池モジュールを混在させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－３１２４７号公報
特開２０１３－３１２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
製造時の性能のバラつきが抑えられた新品の蓄電池モジュールや、同じ環境や同じ条件で使用されることで同等の劣化状態となった蓄電池モジュールは、ストリングの総電圧や総電流を監視してストリングの充放電を制御すれば、ストリング内の全ての蓄電池セルの電圧を適切な範囲に収めることができる。しかしながら、製造時の性能にバラつきがある蓄電池モジュールや、同じ環境や同じ条件で使用されていないことで劣化状態の異なる蓄電池モジュールは、蓄電池モジュール内の蓄電池セルの性能もバラついていることが多い。蓄電池セルの性能にバラつきがある蓄電池モジュールが混在している場合、ストリングの総電圧や総電流を監視してストリングの充放電を制御するだけでは、全ての蓄電池セルの電圧を、上限値を上回らず下限値を下回らないように制御することは困難であった。
【０００５】
そのため、蓄電池セルの性能にバラつきがある蓄電池モジュールが混在するストリングを備える蓄電システムでは、蓄電池セルの電圧（以下、セル電圧）を監視してストリングの充放電を制御する必要がある。しかしながら、セル電圧監視ユニットから蓄電池モジュールのインターフェースを介してストリングの充放電を制御するコントローラへとセル電圧情報が送信され、当該コントローラが、セル電圧が上限値と下限値との間に収まっているかを判定し、判定結果に基づいた制御信号をストリングの電力変換器に送信していたのでは、一連の通信の遅延が大きくなり、その間に、セル電圧が上限値を上回ったり下限値を下回ったりする可能性がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、ストリング内の蓄電池セルの性能にバラつきがあるか否かにかかわらず、蓄電池モジュール内の蓄電池セルの電圧を適切な範囲に収めることができる蓄電池制御装置、及び蓄電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の蓄電池制御装置は、直列接続された複数の蓄電池モジュールを備えるストリングと、前記ストリングの充放電電力を変換する電力変換器とを備え、前記蓄電池モジュールは、直列接続された複数の蓄電池セルと、前記蓄電池セルの電圧を検出するセル電圧検出部とを備える蓄電システムを制御する蓄電池制御装置であって、前記蓄電池モジュールに対応してそれぞれ設けられ、前記蓄電池モジュールを制御する複数のモジュール制御部と、前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、前記ストリングに対応して設けられ、複数の前記モジュール制御部と前記電力変換器制御部と上位制御部と通信し、前記ストリングの充電電力が、前記上位制御部から受信した充電電力指示値に近づくように前記電力変換器を制御するための制御信号を前記電力変換器制御部に送信するストリング制御部とを備え、前記モジュール制御部は、前記セル電圧検出部から前記蓄電池セルの電圧の検出信号を受信し、前記蓄電池セルの電圧が上限閾値以上である場合、前記ストリングの充電電力を抑制するための充電抑制信号を、前記電力変換器制御部に送信し、前記電力変換器制御部は、前記ストリング制御部から前記制御信号を受信し、且つ、前記モジュール制御部から前記充電抑制信号を受信していない間、前記ストリングの充電電力を前記充電電力指示値に近づけるように前記電力変換器を制御し、前記ストリング制御部から前記制御信号を受信し、且つ、前記モジュール制御部から前記充電抑制信号を受信している間、前記ストリングの充電電力を抑制するように前記電力変換器を制御する。
【０００８】
本発明の蓄電池制御装置は、直列接続された複数の蓄電池モジュールを備えるストリングと、前記ストリングの充放電電力を変換する電力変換器とを備え、前記蓄電池モジュールは、直列接続された複数の蓄電池セルと、前記蓄電池セルの電圧を検出するセル電圧検出部とを備える蓄電システムを制御する蓄電池制御装置であって、前記蓄電池モジュールに対応してそれぞれ設けられ、前記蓄電池モジュールを制御する複数のモジュール制御部と、前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、前記ストリングに対応して設けられ、複数の前記モジュール制御部と前記電力変換器制御部と上位制御部と通信し、前記ストリングの放電電力が、前記上位制御部から受信した放電電力指示値に近づくように前記電力変換器を制御するための制御信号を前記電力変換器制御部に送信するストリング制御部とを備え、前記モジュール制御部は、前記セル電圧検出部から前記蓄電池セルの電圧の検出信号を受信し、前記蓄電池セルの電圧が下限閾値以下である場合、前記ストリングの放電電力を抑制するための放電抑制信号を、前記電力変換器制御部に送信し、前記電力変換器制御部は、前記ストリング制御部から前記制御信号を受信し、且つ、前記モジュール制御部から前記放電抑制信号を受信していない間、前記ストリングの放電電力を前記放電電力指示値に近づけるように前記電力変換器を制御し、前記ストリング制御部から前記制御信号を受信し、且つ、前記モジュール制御部から前記放電抑制信号を受信している間、前記ストリングの放電電力を抑制するように前記電力変換器を制御する。
【０００９】
本発明の蓄電システムは、直列接続された複数の蓄電池モジュールを備えるストリングと、前記ストリングの充放電電力を変換する電力変換器とを備え、前記蓄電池モジュールは、直列接続された複数の蓄電池セルと、前記蓄電池セルの電圧を検出するセル電圧検出部とを備える蓄電システムであって、請求項１又は２に記載の蓄電池制御装置を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ストリング内の蓄電池セルの性能にバラつきがあるか否かにかかわらず、蓄電池モジュール内の蓄電池セルの電圧を適切な範囲に収めることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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