特許 6204448 バッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6204448

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】バッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20170914BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20170914BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20170914BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20170914BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20170914BHJP

   H02J 9/00 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/02 H

   H02J7/35 K

   H02J7/34 G

   H02J3/38 130

   H02J3/38 160

   H02J3/32

   H02J9/00

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-249533(P2015-249533)

(22)【出願日】2015年12月22日

(65)【公開番号】特開2016-149927(P2016-149927A)

(43)【公開日】2016年8月18日

【審査請求日】2015年12月22日

(31)【優先権主張番号】10-2015-0021007

(32)【優先日】2015年2月11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

(74)【代理人】

【識別番号】100170380

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 裕也

(72)【発明者】

【氏名】カン ビョン クォン

【審査官】 小池 堂夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１３０６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０５５６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５２２５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２３８０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／０２

Ｈ０２Ｊ ３／３２

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｊ ７／３４

Ｈ０２Ｊ ７／３５

Ｈ０２Ｊ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力供給システムから電気エネルギーの供給を受けて充電し、充電された電気エネルギーを放電して直流／交流コンバーターに電気エネルギーを供給するバッテリーエネルギー貯蔵システムを管理するバッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置であって、
前記バッテリーエネルギー貯蔵システムが備える直列に接続した複数のモジュールまたは複数のセルの充電状態を測定する測定部と、
前記複数のモジュールまたは前記複数のセルの充電状態に基づいて、前記複数のモジュールのうち、いずれか一つのモジュールまたは前記複数のセルのうち、いずれか一つのセルに直流電力を供給する直流電力供給部と、を備え、
前記直流電力供給部は、前記電力供給システムが稼動しないとき、前記複数のモジュールのうち、いずれか一つのモジュールまたは前記複数のセルのうち、いずれか一つのセルに直流電力を供給し、
前記直流電力供給部は、停電時に前記電力供給システムの動作停止を防止するための無停電電源供給装置である、バッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置。

【請求項2】

前記直流電力供給部は、前記電力供給システムの構成の動作のために直流電力を供給する、請求項１に記載のバッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置。

【請求項3】

前記直流電力供給部は、前記複数のモジュールのうち、いずれか一つのモジュールまたは前記複数のセルのうち、いずれか一つのセルの充電状態が他のモジュールまたは他のセルの充電状態と基準範囲以上の差を見せる場合、直流電力を供給する、請求項１又は２に記載のバッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置。

【請求項4】

前記測定部は、前記複数のセルまたは複数のモジュールの電圧を測定する電圧測定部を備える、請求項３に記載のバッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置。

【請求項5】

前記測定部は、前記複数のセルまたは複数のモジュールの電流を測定する電流測定部を備える、請求項３に記載のバッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置。

【請求項6】

前記直流電力供給部とバッテリーエネルギー貯蔵システムとの間に設置されて、前記直流電力供給部から供給された直流電力の大きさを変換する直流／直流コンバーターをさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のバッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置。

【請求項7】

前記直流／直流コンバーターは、大きさが変化した直流電力を前記バッテリーエネルギー貯蔵システムに供給する、請求項６に記載のバッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の技術分野は、バッテリーエネルギー貯蔵システムを含む電力供給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

電気エネルギーは、変換と送信が容易であるから、広く使用されている。このような電気エネルギーを效率的に使用するために、バッテリーエネルギー貯蔵システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＥＳＳ）が使用される。バッテリーエネルギー貯蔵システムは、電力の供給を受けて充電する。また、バッテリーエネルギー貯蔵システムは、電力が必要な場合、充電された電力を放電して電力を供給する。これにより、バッテリーエネルギー貯蔵システムは、電力を流動的に供給できるようにする。

【0003】

具体的には、発電システムがバッテリーエネルギー貯蔵システムを含む場合、次のように動作する。バッテリーエネルギー貯蔵システムは、負荷または系統が過負荷である場合、貯蔵された電気エネルギーを放電する。また、負荷または系統が軽負荷である場合、バッテリーエネルギー貯蔵システムは、発電装置または系統から電力の供給を受けて充電する。

【0004】

また、発電システムにかかわらずバッテリーエネルギー貯蔵システムが独立的に存在する場合、バッテリーエネルギー貯蔵システムは、外部の電力供給源から遊休電力の供給を受けて充電する。また、系統または負荷が過負荷である場合、バッテリーエネルギー貯蔵システムは、充電された電力を放電して電力を供給する。

【0005】

バッテリーエネルギー貯蔵システムは、並列に接続する複数のバッテリーラックを備える。バッテリーラックは、互いに直列接続する複数のモジュールを備える。複数モジュールの各々は、互いに直列に接続する複数のセルを備える。バッテリーエネルギーシステムの充電と放電によって、複数のモジュールの各々の充電状態が変わる。複数のモジュールの各々の充電状態が変わることによって、バッテリーエネルギー貯蔵システムが供給する電力の効率が減少する。したがって、バッテリーエネルギー貯蔵システムを効率的に管理できる発電システムが必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、電力供給システムに用いられるバッテリーエネルギー貯蔵システムを管理するバッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一実施の形態によれば、電力供給システムにおいて、電気エネルギーの供給を受けて充電し、充電された電気エネルギーを放電して直流／交流コンバーターに電気エネルギーを供給するバッテリーエネルギー貯蔵システムを管理するバッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置は、前記バッテリーエネルギー貯蔵システムが備える直列に接続した複数のモジュールまたは複数のセルの充電状態を測定する測定部と、前記複数のモジュールまたは前記複数のセルの充電状態に基づいて、前記複数のモジュールのうち、いずれか一つのモジュールまたは前記複数のセルのうち、いずれか一つのセルに直流電力を供給する直流電力供給部とを備える。

【0008】

このとき、前記直流電力供給部は、前記電力供給システムの構成の動作のために直流電力を供給することができる。

【0009】

前記直流電力供給部は、前記電力供給システムが稼動しないとき、前記複数のモジュールのうち、いずれか一つのモジュールまたは前記複数のセルのうち、いずれか一つのセルに直流電力を供給することができる。

【0010】

前記直流電力供給部は、スイッチングモードパワーサプライ（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ、ＳＭＰＳ）であってもよい。

【0011】

前記直流電力供給部は、停電時に前記電力供給システムの動作停止を防止するための無停電電源供給装置でありうる。

【0012】

前記直流電力供給部は、前記複数のモジュールのうち、いずれか一つのモジュールまたは前記複数のセルのうち、いずれか一つのセルの充電状態が他のモジュールまたは他のセルの充電状態と基準範囲以上の差を見せる場合、直流電力を供給することができる。

【0013】

前記測定部は、前記複数のセルまたは複数のモジュールの電圧を測定する電圧測定部を備えることができる。

【0014】

前記測定部は、前記複数のセルまたは複数のモジュールの電流を測定する電流測定部を備えることができる。

【0015】

前記直流電力供給部とバッテリーエネルギー貯蔵システムとの間に設置されて、前記直流電力供給部から供給された直流電力の大きさを変換する直流／直流コンバーターをさらに備えることができる。

【0016】

前記直流／直流コンバーターは、大きさの変化した直流電力を前記バッテリーエネルギー貯蔵システムに供給することができる。

【0017】

本発明の他の実施の形態によれば、電力供給システムにおいて電気エネルギーの供給を受けて充電し、充電された電気エネルギーを放電するバッテリーエネルギー貯蔵システムを管理するバッテリーエネルギー貯蔵システム管理方法において、バッテリーエネルギー貯蔵システムが備える直列に接続した複数のモジュールまたは複数のセルの充電状態を測定するステップと、前記複数のモジュールまたは前記複数のセルの充電状態に基づいて前記複数のモジュールのうち、いずれか一つのモジュールまたは前記複数のセルのうち、いずれか一つのセルに直流電力を供給するステップとを含むことができる。

【0018】

前記直流電力を供給するステップは、前記電力供給システムの構成の動作のために直流電力を供給できる。

【0019】

前記直流電力を供給するステップは、前記電力供給システムが稼動しないとき、前記複数のモジュールのうち、いずれか一つのモジュールまたは前記複数のセルのうち、いずれか一つのセルに直流電力を供給できる。

【0020】

前記直流電力を供給するステップは、スイッチングモードパワーサプライ（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ、ＳＭＰＳ）が直流電力を供給できる。

【0021】

前記直流電力を供給するステップは、停電時に前記電力供給システムの動作停止を防止するための無停電電源供給装置が直流電力を供給できる。

【0022】

前記直流電力を供給するステップは、前記複数のモジュールのうち、いずれか一つのモジュールまたは前記複数のセルのうち、いずれか一つのセルの充電状態が他のモジュールまたは他のセルの充電状態と基準範囲以上の差を見せる場合、直流電力を供給できる。

【0023】

前記測定するステップは、前記複数のセルまたは複数のモジュールの電圧を測定できる。

【0024】

前記測定するステップは、前記複数のセルまたは複数のモジュールの電流を測定できる。

【0025】

前記直流電力供給部から供給された直流電力の大きさを変換する直流／直流コンバーターが、大きさの変化した直流電力を前記バッテリーエネルギー貯蔵システムに供給するステップをさらに含むことができる。

【発明の効果】

【0026】

電力供給システムに用いられるバッテリーエネルギー貯蔵システムを管理して、電力変換効率を上げた電力供給システムを提供する。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施の形態にかかる電力供給システムのブロック図である。

【図2】本発明の一実施の形態にかかる小容量電力供給システムのブロック図である。

【図3】本発明の一実施の形態にかかる電力供給システムの動作フローチャートである。

【図4】本発明の一実施の形態にかかる発電装置を備えない電力供給システムの動作フローチャートである。

【図5】本発明の一実施の形態にかかる電力供給システムのバッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置のブロック図である。

【図6】本発明の一実施の形態にかかる電力供給システムのバッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置の動作フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、添付した図面を参考にして、本発明の実施の形態について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有した者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかしながら、本発明は、色々な相異なる形態により具現化されることができ、ここで説明する実施の形態に限定されない。そして、図面において本発明を明確に説明するために、説明と関係のない部分は省略し、明細書全体にわたって類似の部分に対しては、類似の図面符号を付している。

【0029】

また、ある部分がある構成要素を「含む（備える）」とするとき、これは、特に逆の記載がない限り、他の構成要素を除外することではなく、他の構成要素をさらに含む（備える）ことができることを意味する。

【0030】

以下、図１ないし図４を参考にして、本発明の一実施の形態にかかる電力供給システムを説明する。

【0031】

図１は、本発明の一実施の形態にかかる発電電力供給システムのブロック図である。

【0032】

本発明の一実施の形態にかかる電力供給システム１００は、発電装置１０１、直流／交流コンバーター１０３、交流フィルタ１０５、交流／交流コンバーター１０７、系統１０９、充電制御部１１１、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３、システム制御部１１５、負荷１１７及び直流／直流コンバーター１２１を備える。

【0033】

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る場合、発電装置１０１は、太陽電池アレイでありうる。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接続して、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換して、所定の電圧と電流とを発生させる装置である。したがって、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る場合、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りうる。ただし、上述のように、電力供給システム１００は、発電装置１０１なしでバッテリーエネルギー貯蔵システム１１３だけを介して電力を供給できる。この場合、電力供給システム１００は、発電装置１０１を備えなくても良い。

【0034】

直流／交流コンバーター１０３は、直流電力を交流電力にコンバートする。発電装置１０１が供給した直流電力またはバッテリー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コンバートする。

【0035】

交流フィルタ１０５は、交流電力にコンバートされた電力のノイズをフィルタリングする。具体的な実施の形態によっては、交流フィルタ１０５は省略されても良い。

【0036】

交流／交流コンバーター１０７は、交流電力を系統１０９または負荷１１７に供給できるように、ノイズのフィルタリングされた交流電力の電圧の大きさをコンバートして、電力を系統１０９または独立した負荷に供給する。具体的な実施の形態によっては、交流／交流コンバーター１０７は省略されても良い。

【0037】

系統１０９とは、多くの発電所、変電所、送配電線及び負荷が一体になって電力の発生及び利用がなされるシステムである。

【0038】

負荷１１７は、発電システムから電気エネルギーの供給を受けて電力を消費する。バッテリー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の供給を受けて充電し、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。具体的には、系統１０９または負荷１１７が軽負荷である場合、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３は、発電装置１０１から遊休電力の供給を受けて充電する。系統１０９または負荷１１７が過負荷である場合、バッテリー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、時間帯別に大きな差を有することができる。したがって、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の電力需給状況に対する考慮無しで一律的に供給することは非効率的である。したがって、電力供給システム１００は、バッテリー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の量を調節する。これにより、電力供給システム１００は、系統１０９または負荷１１７に效率的に電力を供給できる。

【0039】

直流／直流コンバーター１２１は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３が供給するか、または供給を受ける直流電力の大きさをコンバートする。具体的な実施の形態によっては、直流／直流コンバーター１２１は省略されても良い。

【0040】

システム制御部１１５は、直流／交流コンバーター１０３及び交流／交流コンバーター１０７の動作を制御する。また、システム制御部１１５は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３の充電と放電とを制御する充電制御部１１１を備えることができる。充電制御部１１１は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３の充電及び放電を制御する。系統１０９または負荷１１７が過負荷である場合、充電制御部１１１は、バッテリー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が軽負荷である場合、充電制御部１１１は、外部の電力供給源または発電装置１０１が電力を供給してバッテリーエネルギー貯蔵システム１１３に伝達するように制御する。

【0041】

図２は、本発明の一実施の形態にかかる小容量電力供給システムのブロック図である。

【0042】

本発明の一実施の形態にかかる小容量電力供給システム２００は、発電装置１０１、直流／交流コンバーター１０３、交流フィルタ１０５、交流／交流コンバーター１０７、系統１０９、充電制御部１１１、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３、システム制御部１１５、第１直流／直流コンバーター１１９、負荷１１７及び第２直流／直流コンバーター１２１を備える。

【0043】

図１の本発明の一実施の形態とすべて同一であるが、第１直流／直流コンバーター１１９をさらに備える。直流／直流コンバーター１１９は、発電装置１０１が発電する直流電力の電圧をコンバートする。小容量電力供給システム２００は、発電装置１０１が生産する電力の電圧が小さい。したがって、発電装置１０１が供給する電力を直流／交流コンバーター１０３に入力するためには、昇圧が必要である。第１直流／直流コンバーター１１９は、発電装置１０１が生産する電力の電圧を直流／交流コンバーター１０３に入力できる電圧の大きさにコンバートする。

【0044】

図３は、本発明の一実施の形態にかかる発電装置を備える電力供給システムの動作フローチャートである。

【0045】

発電装置１０１は、電気エネルギーを生成する（Ｓ１０１）。具体的な実施の形態においては、発電装置１０１が太陽電池アレイである場合、発電装置１０１は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する。具体的な実施の形態においては、発電装置１０１がファンである場合、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。

【0046】

充電制御部１１１は、系統１０９または負荷１１７に電力供給が必要であるかどうかについて判断する（Ｓ１０３）。系統１０９または負荷１１７に電力供給が必要であるかどうかは、系統１０９または負荷１１７が過負荷であるか軽負荷であるかに基づいて判断できる。

【0047】

系統１０９または負荷１１７に電力供給が必要でない場合、充電制御部１１１は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３を充電する（Ｓ１０５）。

【0048】

充電制御部１１１は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３の放電が必要であるかどうかを判断する（Ｓ１０７）。発電装置１０１が供給する電気エネルギーだけで系統１０９または負荷１１７の電力需要を充足できないから、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３の放電が必要であるかどうかを判断できる。また、充電制御部１１１は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３が放電する程に充分な電気エネルギーを貯蔵しているかどうかを判断できる。

【0049】

バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３の放電が必要である場合、充電制御部１１１は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３を放電する（Ｓ１０９）。

【0050】

直流／交流コンバーター１０３は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３が放電した電気エネルギーと発電装置１０１が生成した電気エネルギーとを交流にコンバートする（Ｓ１１１）。このとき、電力供給システム１００は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３が放電した電気エネルギーと発電装置１０１が生成した電気エネルギーとを全て一つの直流／交流コンバーター１０３を介して直流から交流にコンバートする。各電気器具は、使用できる電力に限界がある。この限界は、瞬間的な限界と長時間使用した時の限界があるが、長時間使用しても機器が損傷を受けず無理無く使用できる最大電力によって定格電力を決める。直流／交流コンバーター１０３の効率を最大化するためには、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３と発電装置１０１は、直流／交流コンバーター１０３がこのような定格電力の７０％から９０％程度の電力を使用するように電力を供給しなければならない。

【0051】

交流フィルタ１０５は、交流にコンバートされた電力のノイズをフィルタリングする（Ｓ１１３）。上述のように、具体的な実施の形態においては、ノイズ・フィルタリング動作は省略されても良い。

【0052】

交流／交流コンバーター１０７は、フィルタリングされた交流電力の電圧の大きさをコンバートして、電力を系統１０９または負荷１１７に供給する（Ｓ１１５）。上述のように、具体的な実施の形態によっては、交流／交流コンバーター１０７のコンバートは省略されても良い。

【0053】

電力供給システム１００は、コンバートされた電力を系統１０９または負荷１１７に供給する（Ｓ１１７）。

【0054】

図４は、本発明の一実施の形態にかかる発電装置を備えない電力供給システムの動作フローチャートである。

【0055】

充電制御部１１１は、系統１０９または負荷１１７に電力供給が必要であるかどうかについて判断する（Ｓ１５１）。系統１０９または負荷１１７に電力供給が必要であるかどうかは、系統１０９または負荷１１７が過負荷であるか軽負荷であるかに基づいて判断できる。

【0056】

系統１０９または負荷１１７に電力供給が必要でない場合、充電制御部１１１は、外部の電力供給源から供給された電力がバッテリーエネルギー貯蔵システム１１３を充電するように制御する（Ｓ１５３）。

【0057】

充電制御部１１１は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３の放電が必要であるかどうかを判断する（Ｓ１５５）。充電制御部１１１は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３が放電する程に十分な電気エネルギーを貯蔵しているかを判断できる。

【0058】

バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３の放電が必要である場合、充電制御部１１１は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３が放電するように制御する（Ｓ１５７）。

【0059】

直流／交流コンバーター１０３は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３が放電した電気エネルギーと発電装置１０１が生成した電気エネルギーとを直流から交流にコンバートする（Ｓ１５９）。

【0060】

交流フィルタ１０５は、交流にコンバートされた電力のノイズをフィルタリングする（Ｓ１６１）。上述のように、具体的な実施の形態においてノイズ・フィルタリング動作は省略されても良い。

【0061】

交流／交流コンバーター１０７は、フィルタリングされた交流電力の電圧の大きさをコンバートして、電力を系統１０９または負荷１１７に供給する（Ｓ１６３）。上述のように、具体的な実施の形態によっては、交流／交流コンバーター１０７のコンバートは省略されても良い。

【0062】

電力供給システム１００は、コンバートされた電力を系統１０９または負荷１１７に供給する（Ｓ１６５）。

【0063】

バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３は、直列接続した複数のモジュールを備えることができる。具体的には、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３は、並列接続した複数のバッテリーラックを備え、複数のバッテリーラックが直列接続した複数のモジュールを備えることができる。具体的な実施の形態においては、７００ｖ〜１０００ｖの直流／交流コンバーター１０３を備える電力供給システム１００は、５０ｖ容量を有するモジュール１７個を備えることができる。また、複数のモジュール各々は、複数のセルを備えることができる。このとき、図３と図４のように充電と放電を繰り返し的に行う場合、複数のモジュールの充電状態が互いに異なることがある。直列接続の際、電流は一定であるが、モジュール毎に電圧が異なることがあるためである。また、外部環境要因によって複数のモジュールの充電状態が互いに異なることがある。バッテリー貯蔵装置充電と放電の効率が低下することがある。また、複数のモジュール各々が備える複数のセルの充電状態が均一でない場合、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３の寿命が短くなることがある。したがって、バッテリーエネルギー貯蔵システムの複数のモジュールまたは複数のモジュール各々に含まれた複数のセルの充電状態を效率的に管理する必要がある。複数のモジュールまたは複数のモジュール各々に含まれた複数のセルの充電状態が均一でない場合、複数のモジュールまたは複数のモジュール各々に含まれた複数のセルに接続した抵抗を介して充電量の高いモジュールまたはセルを択一的に放電できる。ただし、これは不必要にエネルギーを消費して複数のセルの充電状態を均一にすることであるから、非効率的である。また、複数のモジュールまたは複数のセルと直流／直流コンバーターとを接続して、充電量の高いセルが充電量の低いセルに直流を供給して充電できる。この場合、不必要にエネルギーが消費されるのを防止できる。ただし、複数のモジュールまたは複数のセルとの接続関係が複雑になるという問題がある。そのため、このような問題点を解決できるバッテリーエネルギー貯蔵システム管理方法が必要である。これについては、図５ないし図６を通じて説明する。

【0064】

図５は、本発明の一実施の形態にかかる電力供給システムのバッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置のブロック図である。

【0065】

バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３を管理するバッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置１５０は、直流電力供給部１５１、直流／直流コンバーター１５３、測定部１５５及び制御部１５７を備える。

【0066】

バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３は、上述のように直列接続した複数のモジュールを備える。複数のモジュール各々は、直列接続した複数のセルを備える。

【0067】

直流電力供給部１５１は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３に直流電力を供給する。また、直流電力供給部１５１は、電力供給システム１００の直流／交流コンバーター１０３、システム制御部１１５、交流フィルタ１０５及び交流／交流コンバーター１０７のうち、少なくとも何れか一つの駆動のための直流電力を供給できる。具体的には、直流電力供給部１５１は、スイッチングモードパワーサプライ（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ、ＳＭＰＳ）でありうる。特に、ＳＭＰＳは、モジュールの電圧容量と類似の容量の電圧を供給する場合が多い。このとき、直流電力供給部１５１は、電力供給システム１００が動作しないとき、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３に直流電力を供給できる。さらに他の具体的な実施の形態においては、直流電力供給部１５１は、停電時に電力供給中断を備えるための無停電電源供給装置（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ、ＵＰＳ）でありうる。電力供給システム１００の構成の動作のために、直流電力を供給する直流電力供給装置または停電時に電力供給システムの動作中断を備えるための無停電電源供給装置を利用する場合、別の直流電源供給装置をさらに設置する必要がないという長所がある。

【0068】

直流／直流コンバーター１５３は、直流電力の大きさを変換してバッテリーエネルギー貯蔵システム１１３に供給する。

【0069】

測定部１５５は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３の充電状態（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）を測定する。具体的には、測定部１５５は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３に備えられた複数のモジュールまたは複数のモジュール各々が備える複数のセルの充電状態を測定できる。具体的には、測定部１５５は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３に備えられた複数のモジュールまたは複数のモジュール各々が備える複数のセルの電圧及び電流のうち、少なくともいずれか一つを測定できる。測定部１５５は、複数のモジュール各々の電圧を測定する電圧測定部を備えることができる。測定部１５５は、複数のモジュール各々が備える複数のセル各々の電圧を測定する電圧測定部を備えることができる。測定部１５５は、複数のモジュール各々の電流を測定する電流測定部を備えることができる。測定部１５５は、複数のモジュール各々が備える複数のセル各々の電流を測定する電流測定部を備えることができる。

【0070】

制御部１５７は、直流電力供給部１５１、直流／直流コンバーター１５３及び測定部１５５の動作を制御する。具体的には、制御部１５７は、電力供給システム１００全体に備えられた構成の動作を制御するシステム制御部１１５でありうる。

【0071】

直流電力供給部１５１は、制御部１５７により制御されて、複数のモジュールのうち、いずれか一つのモジュールまたは前記複数のセルのうち、いずれか一つのセルの充電状態が他のモジュールまたは他のセルの充電状態と基準範囲以上の差を見せる場合、直流電力を供給できる。ここで、充電状態は電圧または電流でありうる。

【0072】

直流電力供給部１５１の電力供給の一例について詳細に説明すると、直流電力供給部１５１は、複数のモジュールのうち、いずれか一つのモジュールの充電状態が他のモジュールの充電状態と基準範囲（例えば、１％）以上の差を見せる場合、直流電力を供給できる。

【0073】

直流電力供給部１５１の電力供給の他の例について詳細に説明すれば、複数のモジュールのうち、いずれか一つのモジュールの前記複数のセルのうち、いずれか一つのセルの充電状態が複数のモジュールのうち、他のモジュールの他のセルの充電状態と基準範囲（例えば、１％）以上の差を見せる場合、直流電力を供給できる。

【0074】

バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３を管理するバッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置１５０の動作については、図６にて具体的に説明する。

【0075】

図６は、本発明の一実施の形態にかかる電力供給システムのバッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置の動作フローチャートである。

【0076】

測定部１５５は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１００が備える複数のモジュールまたは複数のモジュール各々が備える複数のセルの充電状態を測定する（Ｓ２０１）。

【0077】

複数のモジュールまたは複数のモジュール各々が備える複数のセルの充電状態が基準範囲内の差を見せる場合であるかどうかを判断する（Ｓ２０３）。具体的には、測定部１５５は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１００が備える複数のモジュールまたは複数のモジュール各々が備える複数のセルのうち、いずれか一つが他の複数のモジュールまたは複数のモジュール各々が備える複数のセルと基準範囲以上に電圧差を見せているかどうかを測定できる。また測定部１５５は、バッテリーエネルギー貯蔵システム１００が備える複数のモジュールまたは複数のモジュール各々が備える複数のセルのうち、いずれか一つが他のモジュールまたは他のセルと基準範囲以上に電流差を見せているかどうかを測定できる。例えば、基準範囲をモジュールまたはセルの全体容量の１％にする場合、測定部１５５は、第１セルと第２セルの電圧が全体容量の１％以上に差が出るかどうかを測定できる。

【0078】

複数のモジュールまたは複数のモジュール各々が備える複数のセルの充電状態が基準範囲以上の差を見せる場合、直流電力供給部１５１は、直流電力を供給する（Ｓ２０５）。上述のように、直流電力供給部１５１は、電力供給システム１００が備える構成に直流電力を供給する直流供給装置でありうる。具体的な実施の形態においては、直流電力供給部１５１は、電力供給システム１００を稼動しないとき、直流電力を供給できる。例えば、電力供給システム１００が太陽光熱発電装置である場合、直流電力供給部１５１は、日射量が低くて発電装置１０１が電力を生成せず負荷１１７や系統１０９が電力を必要としない場合、直流電力を供給できる。また、直流電力供給部１５１は、停電時に電力供給システム１００の動作が停止するのを防止するための無停電電源供給装置でありうる。具体的な実施の形態においては、一定の時間間隔で直流電力を供給できる。また、電力供給システム１００が太陽光熱発電装置である場合、直流電力供給部１５１は、日の出時間と日没時間を基準に直流電力を供給できる。また、直流電力供給部１５１は、負荷または系統の必要電力量に基づいて直流電力を供給できる。例えば、直流電力供給部１５１は、負荷または系統が軽負荷状態であるから、追加的な直流電力を必要としない場合、直流電力を供給できる。具体的な実施の形態においては、停電によって無停電電源供給装置の稼動が要らない場合、直流電力供給部１５１は、直流電力を供給できる。

【0079】

直流／直流コンバーター１５３は、直流電力の大きさを変換する（Ｓ２０７）。具体的には、直流／直流コンバーター１５３は、モジュールまたはセルを充電できる大きさに直流電力の大きさを変換できる。直流電力供給部１５１がモジュールまたはセルを充電できる大きさに直流電力を供給する場合、この工程は省略できる。

【0080】

バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３は、他のモジュールまたはセルと充電状態の差を見せるモジュールまたはセルを充電する（Ｓ２０９）。このとき、モジュールまたはセルは、他のモジュールまたはセルの充電状態と基準範囲の差を有するまで充電できる。このとき、直流電力供給部１５１から直流電力が供給されるので、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３は、複数のモジュールまたは複数のセルを同時に充電できる。以上の実施の形態を通じて、バッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置１５０がセル単位またはモジュール単位で充電状態を測定し、充電することについて述べた。具体的な実施の形態によっては、バッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置１５０は、複数のモジュールを備えるバッテリーラックの充電状態を測定し、バッテリーラック単位で充電できる。

【0081】

これによって、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３が備える複数のモジュールまたは複数のモジュール各々が備える複数のセルを效率的に管理できる。また、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３の寿命を延長させることができる。特に、バッテリーエネルギー貯蔵システム１１３が備えるモジュール単位で充電状態を管理する場合、セル単位で充電状態を管理する場合より充電状態の測定または個別的な充電のための接続が簡単でありうる。

【0082】

以上、実施の形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施の形態に含まれ、必ず一つの実施の形態だけに限定されるものではない。なお、各実施の形態において例示された特徴、構造、効果などは、実施の形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施の形態に対しても組み合わせまたは変形されて実施可能である。したがって、このような組み合わせと変形に関係した内容は、本発明の範囲に含まれると解釈されねばならない。

【0083】

以上、実施の形態を中心に説明したが、これはただ例示に過ぎず本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野の通常の知識を有した者であれば、本実施の形態の本質的な特性から逸脱しない範囲内で以上に例示されない様々な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施の形態に具体的に示された各構成要素は変形して実施できる。そして、このような変形と応用に関係した差異点は、添付された請求の範囲において規定する本発明の範囲に含まれると解釈されねばならない。

【符号の説明】

【0084】

１００ 電力供給システム
１０１ 発電装置
１０３ 直流／交流コンバーター
１０５ 交流フィルタ
１０７ 交流／交流コンバーター
１０９ 系統
１１１ 充電制御部
１１３ バッテリーエネルギー貯蔵システム
１１５ システム制御部
１１７ 負荷
１１９ 第１直流／直流コンバーター
１２１ 第２直流／直流コンバーター
１５０ バッテリーエネルギー貯蔵システム管理装置
１５１ 直流電力供給部
１５３ 直流／直流コンバーター
１５５ 測定部
１５７ 制御部
２００ 小容量電力供給システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】