特許 5981632 エネルギー貯蔵システムのモニタリングシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5981632

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】エネルギー貯蔵システムのモニタリングシステム

(51)【国際特許分類】

   H02J 13/00 20060101AFI20160818BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20160818BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20160818BHJP

   H04L 12/40 20060101ALI20160818BHJP

【ＦＩ】

   H02J13/00 301A

   H02J3/32

   H02J7/00 A

   H04L12/40 D

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-250962(P2015-250962)

(22)【出願日】2015年12月24日

【審査請求日】2015年12月24日

(31)【優先権主張番号】10-2015-0050035

(32)【優先日】2015年4月9日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】593121379

【氏名又は名称】エルエス産電株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＬＳＩＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100165191

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 章

(74)【代理人】

【識別番号】100151459

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 健一

(72)【発明者】

【氏名】チョ チュン クン

【審査官】 田中 寛人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１１０９５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ３／００−７／１２

７／３４−７／３６

１３／００

Ｈ０４Ｌ １２／００−１２／９５５

Ｈ０４Ｗ ８／２６

２４／００

２８／０２

７２／０４

７４／０４

７４／０８

８４／１２

８８／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エネルギー貯蔵システムのモニタリングシステムにおいて、
バッテリの充放電を制御する電力変換システムと、
前記電力変換システムからデータが伝送され、前記電力変換システムを制御する充電制御部と、
前記充電制御部からデータが伝送され、前記充電制御部に制御データを伝送するシステム制御部と、を有し、
前記システム制御部と前記充電制御部とは、データトラフィックが一定水準以上であれば、優先順位によってデータを送受信し、
前記充電制御部は、データトラフィックが一定水準以上であれば、前記システム制御部から制御データが伝送されない場合にのみ前記システム制御部にデータを伝送する、エネルギー貯蔵システムのモニタリングシステム。

【請求項2】

前記充電制御部は、前記システム制御部から制御データが伝送されない場合、前記システム制御部に、故障情報データ、一般モニタリング情報データ、累積データ履歴を伝送する、請求項１に記載のエネルギー貯蔵システムのモニタリングシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モニタリングシステムに関し、特に、エネルギー貯蔵システムのモニタリングシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

エネルギー貯蔵システム（Energy Storage System）は、発電所で過剰生産された電力または不規則に生産される再生可能（新再生）エネルギーを貯蔵しておいて、一時的に電力が不足する時に送電するエネルギー貯蔵システムを意味する。

【0003】

詳しくは、エネルギー貯蔵システムとは、エネルギーを必要な時間および場所に供給するために、電力系統に電気を貯蔵しておくシステムのことを言う。即ち、既存の２次電池のように一つの製品にシステムが統合したストレージとして構成される一つの集合体である。

【0004】

最近、急速に成長している再生可能エネルギーである風力発電時に、不安定な発電エネルギーを貯蔵して必要な時点で安定的に電力系統に再度供給する必須の装置としてエネルギー貯蔵システムの重要性が台頭している。もし、エネルギー貯蔵システムがなければ、風や太陽光に依存する不安定な電力供給によって電力系統に瞬断などの深刻な問題が発生することがある。よって、このような環境でストレージ（貯蔵）が非常に重要な分野として台頭しており、家庭用電力貯蔵システムにまで拡張している。

【0005】

このようなエネルギー貯蔵システムは、電力系統で発電、送配電、需要家に設置され利用されており、周波数調整（Frequency Regulation）、再生可能エネルギーを用いた発電機出力の安定化、ピーク負荷低減（Peak Shaving）、負荷平準化（Load Leveling）、非常用電源などの機能に使用される。

【0006】

エネルギー貯蔵システムは、貯蔵方式によって物理エネルギー貯蔵と化学エネルギー貯蔵とに大きく区分される。物理エネルギー貯蔵には、揚水発電、圧縮空気貯蔵、フライホイールなどを用いる方法があり、化学エネルギー貯蔵には、リチウムイオンバッテリ、鉛蓄電池、Ｎａｓ電池などを用いる方法がある。

【0007】

一方、エネルギー貯蔵システムでシステム制御部と充電制御部とは互いの間でデータを送受信するが、データトラフィック（通信量）が多い場合は、必要なデータを迅速に送受信できない問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、エネルギー貯蔵システムにおけるシステム制御部と充電制御部との間の円滑なデータ送受信を介して、効果的なモニタリング（監視）ができるモニタリングシステムを提供することにその目的がある。

【0009】

提案される実施例において解決すべき技術的課題は、上述した技術的課題に制限されることなく、言及されていない他の技術的課題は、以下の記載から提案される実施例が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば明確に理解することができる。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の実施例によるエネルギー貯蔵システムのモニタリングシステムは、エネルギー貯蔵システムのモニタリングシステムにおいて、バッテリの充放電を制御する電力変換システムと、電力変換システムからデータが伝送され、電力変換システムを制御する充電制御部と、充電制御部からデータが伝送され、充電制御部に制御データを伝送するシステム制御部と、を有し、システム制御部と充電制御部とは、データトラフィックが一定水準以上であれば、優先順位によってデータを送受信し、充電制御部は、データトラフィックが一定水準以上であれば、システム制御部から制御データが伝送されない場合にのみシステム制御部にデータを伝送する。

【発明の効果】

【0011】

本発明には、エネルギー貯蔵システムにおけるシステム制御部と充電制御部との間の円滑なデータの送受信を介して、効果的なモニタリングができるモニタリングシステムおよび方法を提供するという長所がある。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施例による発電電力供給システムのブロック図である。

【図2】本発明によるエネルギー貯蔵システムのモニタリングシステムを説明する図である。

【図3】本発明によるエネルギー貯蔵システムのモニタリング方法を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明と関連する実施例について図面を参照してより詳細に説明する。以下の説明で使用される構成要素に関する接尾辞「モジュール」および「部」は、明細書作成の容易さのみを考慮して付与または混用するもので、それ自体が相互区別される意味または役割を有するものではない。

【0014】

本発明の利点および特徴、そしてこれらを達成する方法は、添付する図面と共に詳細に後述される実施例を参照すれば明確になるだろう。しかし、本発明は、以下に開示される実施例に限定されるものではなく、相互が異なる様々な形態で具現することができ、単に、本実施例は本発明の開示が完全なようにして本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されているものであり、本発明は、請求項の範疇によってのみ定義される。明細書全体にわたって、同一参照符号は同一構成要素を指称する。

【0015】

本発明の実施例を説明するにあたって、公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曖昧にすると判断される場合は、その詳細な説明は省略する。そして、後述される用語は本発明の実施例においての機能を考慮して定義した用語で、それは使用者、運用者の意図または慣例などによって異なる。したがって、その定義は、本明細書全般にわたる内容に基づいて行われるべきである。

【0016】

添付した図面の各ブロックとフローチャートの各段階との組み合わせは、コンピュータプログラムインストラクション（命令）によって行われることもできる。これらのコンピュータプログラムインストラクションは、汎用コンピュータ、専用（特殊用）コンピュータまたはその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備（データ処理装置）のプロセッサに搭載され得るため、コンピュータまたはその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備のプロセッサを介して行われるこれらのインストラクションが、図面の各ブロックまたはフローチャートの各段階で説明された機能を行う手段を生成するようになる。これらのコンピュータプログラムインストラクションは、特定の方式で機能を具現するためにコンピュータまたはその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備を指向できるコンピュータ利用可能またはコンピュータ読取（判読）可能メモリに保存されることもできるため、これらのコンピュータ利用可能またはコンピュータ読取可能メモリに保存されたインストラクションは、図面の各ブロックまたはフローチャートの各段階で説明された機能を行うインストラクション手段を含む製造品目を生産することも可能である。コンピュータプログラムインストラクションは、コンピュータまたはその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備上に搭載することも可能であるため、コンピュータまたはその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備上で一連の動作段階が行われてコンピュータで実行されるプロセスを生成し、コンピュータまたはその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備で行うインストラクションは、図面の各ブロックまたはフローチャートの各段階で説明された機能を実行するための段階を提供することもできる。

【0017】

また、各ブロックまたは各段階は、特定された論理機能を実行するための一つまたは複数の実行可能なインストラクションを含むモジュール、セグメントまたはコードの一部を示し得る。また、幾つかの代替実施例では、ブロックまたは段階で言及された機能が順序を外れて発生することも可能であることに注目しなければならない。例えば、相次いで図示されている二つのブロックまたは段階は、実は実質的に同時に行われることも可能で、またはそのブロックまたは段階が、時には該当する機能によって逆順で行われるのも可能である。

【0018】

図１は、本発明の一実施例による発電電力供給システムのブロック図である。

【0019】

本発明の一実施例による電力供給システム１００は、発電装置１０１、直流／交流コンバータ１０３、交流フィルタ１０５、交流／交流コンバータ１０７、系統１０９、充電制御部１１１、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３、システム制御部１１５、負荷１１７および直流／直流コンバータ１２１を含む。

【0020】

発電装置１０１は、電気エネルギーを生産する。発電装置が太陽光発電装置であれば、発電装置１０１は太陽電池アレイである。太陽電池アレイは、複数の太陽電池モジュールを結合したものである。太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを直列または並列に連結し、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換して所定の電圧および電流を発生する装置である。よって、太陽電池アレイは、太陽エネルギーを吸収して電気エネルギーに変換する。また、発電システムが風力発電システムであれば、発電装置１０１は、風力エネルギーを電気エネルギーに変換するファンである。しかし、上記記載のように電力供給システム１００は、発電装置１０１がなくてもバッテリエネルギー貯蔵システム１１３のみを介して電力を供給することができる。この場合、電力供給システム１００は、発電装置１０１を含まなくてもよい。

【0021】

直流／交流コンバータ１０３は、直流電力を交流電力に変換（コンバーティング）する。発電装置１０１が供給した直流電力またはバッテリエネルギー貯蔵システム１１３が放電した直流電力を交流電力に変換する。

【0022】

交流フィルタ１０５は、交流電力に変換された電力のノイズをフィルタリングする。詳細な実施例において、交流フィルタ１０５は省略されてもよい。

【0023】

交流／交流コンバータ１０７は、交流電力を系統１０９または負荷１１７に供給するようにノイズがフィルタリングされた交流電力の電圧の大きさを変換して電力を系統１０９または独立した負荷に供給する。詳細な実施例によって、交流／交流コンバータ１０７は省略されてもよい。

【0024】

系統１０９とは、多くの発電所、変電所、送配電線および負荷が一体になって、電力の発生および利用が行われるシステムである。

【0025】

負荷１１７は、発電システムから電気エネルギーを供給されて電力を消耗する。バッテリエネルギー貯蔵システム１１３は、発電装置１０１から電気エネルギーを供給されて充電し、系統１０９または負荷１１７の電力需給状況に応じて充電された電気エネルギーを放電する。詳しくは、系統１０９または負荷１１７が軽負荷であれば、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３は、発電装置１０１から余剰（遊休）電力を供給されて充電する。系統１０９または負荷１１７が過負荷であれば、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３は、充電された電力を放電して系統１０９または負荷１１７に電力を供給する。系統１０９または負荷１１７の電力需給状況は、時間帯によって大きい差を示す。よって、電力供給システム１００が、発電装置１０１が供給する電力を系統１０９または負荷１１７の電力需給状況を考慮せずに一律に供給することは非効率である。よって、発電供給システム１００は、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３を使用して系統１０９または負荷１１７の電力需給状況に応じて電力供給量を調節する。それによって、電力供給システム１００は、系統１０９または負荷１１７に効率的に電力を供給することができる。

【0026】

直流／直流コンバータ１２１は、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３が供給するかまたは供給される直流電力の大きさを変換する。詳細な実施例において、直流／直流コンバータ１２１は省略されてもよい。

【0027】

システム制御部１１５は、直流／交流コンバータ１０３および交流／交流コンバータ１０７の動作を制御する。また、システム制御部１１５は、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３の充電および放電を制御する充電制御部１１１を含む。充電制御部１１１は、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３の充電および放電を制御する。系統１０９または負荷１１７が過負荷であれば、充電制御部１１１は、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３が電力を供給して系統１０９または負荷１１７に電力を伝達するように制御する。系統１０９または負荷１１７が軽負荷であれば、充電制御部１１１は、外部の電力供給源または発電装置１０１が電力を供給し、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３に伝達するように制御する。

【0028】

上記バッテリエネルギー貯蔵システム１１３は、バッテリならびにバッテリの充電および放電を制御して、充電状態、バッテリ情報などを外部インターフェースを介して知らせて管理し、過充電／過放電からバッテリを保護する機能を行うバッテリ管理システム（Battery Management System；ＢＭＳ）を含む。上記バッテリエネルギー貯蔵システム１１３は、複数のサイトに複数個が配置される。

【0029】

また、上記直流／直流コンバータ１２１、直流／交流コンバータ１０３、交流／交流コンバータ１０７は、電力変換システムに含まれるが、上記電力変換システムは、電気エネルギーの電圧および周波数特性を変換するパワーコンディショナ（パワーコンディショニングシステム）（Power Conditioning System；ＰＣＳ）でもよい。

【0030】

上記充電制御部１１１は、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３の充電および放電を制御するための電力管理システム（Power Management System；ＰＭＳ）を含む。

【0031】

上記システム制御部１１５は、エネルギー管理システム（Energy Management System；ＥＭＳ）に含まれる。

【0032】

上記充電制御部１１１は、バッテリの状態をモニタリングして電力変換システムの状態をモニタリングする。

【0033】

上記バッテリの充電／放電は、電力変換システムを介して行われる。また、充電制御部１１１がＢＭＳから受信したバッテリのデータに基づいて電力変換システムを制御する。また、充電制御部１１１は、複数個のサイトに配置された電力変換システムをそれぞれの効率によって制御することもできる。

【0034】

ＢＭＳは、バッテリに連結（接続）され、バッテリの保護動作を行いバッテリの状態をシステム制御部１１５に伝達する。ＢＭＳは、バッテリを保護するために過充電保護機能、過放電保護機能、過電流保護機能、過電圧保護機能、過熱保護機能、セルバランシング機能などを行う。そのために、ＢＭＳは、バッテリの電圧、電流、温度、余剰（残余）電力量、寿命、充電状態などをモニタリングして、関連情報をシステム制御部１１５に伝送する。

【0035】

一方、上記充電制御部１１１は、ＢＭＳを介してバッテリの状態をモニタリングして、そのデータをシステム制御部に送信する。

【0036】

上記システム制御部１１５は、充電制御部１１１を介して各サイトに配置された上記ＢＭＳからバッテリに対する制御を行い、上記充電制御部１１１は、各サイトに配置されたバッテリの故障情報、一般モニタリング情報、累積データ履歴に関する情報を上記システム制御部１１５に提供する。

【0037】

図２は、本発明によるエネルギー貯蔵システムのモニタリングシステムを説明する図面である。

【0038】

図２を参照すると、上記充電制御部１１１とシステム制御部１１５とは互いに連結されてデータを送受信するが、代表的には、上記システム制御部１１５から上記充電制御部１１１に制御データが伝送されて上記電力変換システムが制御される。

【0039】

また、上記充電制御部１１１は、上記システム制御部１１５に故障情報、一般モニタリング情報、累積データ履歴などのデータを伝送し、上記システム制御部１１５でエネルギー貯蔵システムの状態を感知してそれによる制御ができるようにする。

【0040】

一方、上記システム制御部１１５と充電制御部１１１との互いの間のデータ送受信においてデータトラフィックが多ければ、適切な時点にデータが伝送されないという問題がある。

【0041】

よって、本発明では、上記システム制御部１１５と充電制御部１１１との間でデータ送受信をするにあたって、上記システム制御部１１５および充電制御部１１１は、データトラフィックを感知してデータトラフィックが一定水準以上であれば、優先順位によるデータ送受信が行われるようにする。

【0042】

例えば、上記システム制御部１１５と充電制御部１１１との間でデータトラフィックが一定水準以上であれば、制御データが優先的に送受信され、制御データがなければ、故障情報データ、一般モニタリング情報データ、累積データ履歴などが順番に送受信されるようにする。

【0043】

即ち、上記充電制御部１１１は、データトラフィックが一定水準以上であれば、上記システム制御部１１５から制御データを受信して、制御データがなければ優先順位によってデータを上記システム制御部に送信する。

【0044】

図３は、本発明によるエネルギー貯蔵システムのモニタリング方法を説明する図である。

【0045】

図３を参照すると、データトラフィックがなければ、システム制御部１１５と充電制御部１１１との間でデータ送受信が正常に行われ、この場合に伝送されるデータは、優先順位でなく発生する順番通りに伝送されるＳ１００。

【0046】

上記システム制御部１１５および充電制御部１１１は、データトラフィックをチェックしてデータトラフィックが一定水準以上であるか否かを感知するＳ１１０。

【0047】

上記データトラフィックが一定水準以上であれば、上記システム制御部１１５および充電制御部１１１は、優先順位によるデータ送受信を始めるＳ１２０。

【0048】

よって、上記システム制御部１１５および充電制御部１１１は、データトラフィックが一定水準以上であれば、優先順位によって１次的に制御データを送受信し、制御データがなければ、故障情報データ、一般モニタリング情報データ、累積データ履歴などのデータを送受信する。

【0049】

上述したように、本発明によるエネルギー貯蔵システムのモニタリングシステムおよび方法は、上記システム制御部１１５と充電制御部１１１との間のデータトラフィックによる優先順位データ送受信を介して、効果的なモニタリングが可能である。

【0050】

上記に記載の実施例は、説明された構成および方法が限定されて適用されるものではなく、実施例は様々な変形が可能なように各実施例の全部または一部が選択的に組み合わされて構成されてもよい。

【0051】

また、これまでは本発明の好ましい実施例について図示して説明したが、本発明は上述した特定の実施例に限定されず、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明が属する分野における通常の知識を有する者によって多様な変形実施が可能であることは勿論、このような変形実施は本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはならない。

【符号の説明】

【0052】

１００ 電力供給システム
１０１ 発電装置
１０３ 直流／交流コンバータ
１０５ 交流フィルタ
１０７ 交流／交流コンバータ
１０９ 系統
１１１ 充電制御部
１１３ バッテリエネルギー貯蔵システム
１１５ システム制御部
１１７ 負荷
１２１ 直流／直流コンバータ

【要約】

【課題】エネルギー貯蔵システムにおけるシステム制御部と充電制御部との間の円滑なデータ送受信を介し、効果的なモニタリングができるモニタリングシステムを実現する。
【解決手段】実施例によるエネルギー貯蔵システムのモニタリングシステムは、エネルギー貯蔵システムのモニタリングシステムにおいて、バッテリの充放電を制御する電力変換システムと、電力変換システムからデータが伝送され、電力変換システムを制御する充電制御部と、充電制御部からデータが伝送され、充電制御部に制御データを伝送するシステム制御部と、を有し、システム制御部と充電制御部とは、データトラフィックが一定水準以上であれば、優先順位によってデータを送受信し、充電制御部は、データトラフィックが一定水準以上であれば、システム制御部から制御データが伝送されない場合にのみシステム制御部にデータを伝送する。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】