特開 2022-96820 蓄電池制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022096820

(43)【公開日】2022-06-30

(54)【発明の名称】蓄電池制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/35 20060101AFI20220623BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20220623BHJP

   G05F 1/67 20060101ALI20220623BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20220623BHJP

【ＦＩ】

H02J7/35 B

H02J3/38 150

G05F1/67 A

H01M10/48 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020210021

(22)【出願日】2020-12-18

(71)【出願人】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100104938

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜澤 英久

(74)【代理人】

【識別番号】100210240

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 友幸

(72)【発明者】

【氏名】東海林 和

【テーマコード（参考）】

5G066

5G503

5H030

5H420

【Ｆターム（参考）】

5G066HB06

5G066HB09

5G503AA06

5G503BA01

5G503BB01

5G503CA01

5G503CA11

5G503GB03

5G503GB06

5G503GD03

5G503GD06

5H030AS01

5H030FF43

5H030FF44

5H420BB04

5H420BB12

5H420BB14

5H420CC03

5H420DD03

5H420FF03

5H420FF04

5H420FF05

5H420FF22

(57)【要約】

【課題】太陽電池の出力電流を検出することなく最大電力点追従制御を行うことができる蓄電池制御装置を提供する。
【解決手段】太陽光パネルを有した太陽電池３０および自立運転を行う太陽光パワーコンディショナー３２の共通接続点（ＤＣライン４０）と蓄電池２０の間に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ５２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２を制御する直流変換器制御部５４とを備え、前記直流変換器制御部５４は、直流電圧をΔＶだけ変化させ、そのときに蓄電池出力電力Ｐｂａｔが減少した場合は同符号のΔＶで、増加した場合は反転した符号のΔＶで直流電圧Ｖｄｃを変化させることを繰り返して最大電力点に追従させるＭＰＰＴ制御（山登り法）を行う。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽光パネルを有した太陽電池および自立運転を行う太陽光パワーコンディショナーの共通接続点と蓄電池の間に接続された直流電力変換器と、前記直流電力変換器を制御する制御部とを備えた蓄電池制御装置であって、
前記制御部は、
一制御周期毎に、前回制御周期時に前記直流電力変換器の前記共通接続点側直流電圧ＶｄｃをΔＶ変化させたときの蓄電池電力検出値Ｐｂａｔ＿ｚと、今回制御周期時の蓄電池電力検出値Ｐｂａｔを比較し、前記ＰｂａｔがＰｂａｔ＿ｚよりも小さいときは同一符号のΔＶで前記Ｖｄｃを変化させ、前記ＰｂａｔがＰｂａｔ＿ｚ以上のときは反転した符号のΔＶで前記Ｖｄｃを変化させることによって、最大電力点追従制御を行うことを特徴とする蓄電池制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽光パワーコンディショナー（以下、太陽光ＰＣＳと称することもある）の自立運転時に、最大電力点追従制御（以下、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御と称することもある）を補助するために、直流リンクに太陽光パネルを有した太陽電池と並列に接続される蓄電池制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、太陽光ＰＣＳの直流リンクに接続される蓄電池制御装置は、例えば特許文献１に記載の装置が提案されていた。

【0003】

図３は特許文献１に記載の電力供給システムの構成を示し、電力系統との連系運転中の太陽光ＰＣＳのＭＰＰＴ制御を補助するために、直流リンクに蓄電池制御装置を並列に接続している。

【0004】

太陽光パネルを有した太陽電池３０の出力側は、ＤＣライン４０を介して太陽光ＰＣＳ３２の直流側に接続されている。太陽光ＰＣＳ３２の交流側は負荷３４および電力系統３６に接続されている。ＤＣライン４０には蓄電池制御装置１０を介して蓄電池２０が接続されている。

【0005】

蓄電池制御装置１０は、ＤＣライン４０と蓄電池２０の間に接続され、太陽電池３０の出力を蓄電池２０へ充電させるか、又は蓄電池２０の電力をＤＣライン４０へ放電させるＤＣ／ＤＣコンバータ（直流電力変換器）１２と、太陽電池３０の出力電流を検出する電流センサ４１、太陽光ＰＣＳ３２の入力電流を検出する電流センサ４２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＤＣライン４０側の電圧を検出する電圧センサ１６の各検出信号に基づいて、蓄電池２０の充放電電力が所望値となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する直流変換器制御部１４を備えている。

【0006】

図３は、電力系統３６との連系運転時に、太陽光ＰＣＳ３２が主としてＭＰＰＴ制御を行う構成であるが、電力系統３６から太陽光ＰＣＳ３２を解列し、自立運転を行う場合は、図４に示す構成が考えられる。

【0007】

図４において図３と同一部分は同一符号をもって示しており、電力系統３６は除外している。

【0008】

直流変換器制御部１４は、電流センサ４１で検出した太陽電池３０の出力電流Ｉｐｖ、図示省略の電圧センサで検出した、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＤＣライン４０側の直流電圧Ｖｄｃ、電流センサ１８で検出した蓄電池電流Ｉｂａｔ、図示省略の電圧センサで検出した蓄電池電圧Ｖｂａｔに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１２を駆動し、ＤＣライン４０の直流電圧を制御する。

【0009】

この際、太陽光出力電力Ｐｐｖ＝Ｉｐｖ＊Ｖｄｃが最大になるようにＭＰＰＴ制御を行う。

【0010】

太陽光ＰＣＳ３２は、直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣコンバータ３２ａと、電流センサ３２ｂで検出した太陽電池３０の出力電流Ｉｐｖ、図示省略の電圧センサで検出したＤＣライン４０の直流電圧Ｖｄｃに基づいてＤＣ／ＡＣコンバータ３２ａを駆動し、交流電圧制御を行う太陽光ＰＣＳ制御部３２ｃとを備えている。

【0011】

蓄電池制御装置１０は、直流電圧をΔＶだけ変化させ、そのときに太陽光出力電力Ｐｐｖが増加した場合は同符号のΔＶで、減少した場合は反転した符号のΔＶで直流電圧Ｖｄｃを変化させることを繰り返して最大電力点に追従させる一般的なＭＰＰＴ制御（山登り法）を図５のフローチャートに沿って実行する。

【0012】

図５において、ステップＳ１～Ｓ５の処理を一制御周期として繰り返し制御が実行される。まずステップＳ１では太陽光出力電力Ｐｐｖ＝Ｖｄｃ＊Ｉｐｖ（太陽電池３０の出力電力）を検出する。

【0013】

次にステップＳ２において、前回制御周期時の太陽光出力電力Ｐｐｖ＿ｚと今回検出した太陽光出力電力Ｐｐｖを比較する。比較結果がＰｐｖ≧Ｐｐｖ＿ｚの場合はそのままステップＳ４へ進み、Ｐｐｖ＜Ｐｐｖ＿ｚの場合はステップＳ３においてΔＶの符号を反転した後ステップＳ４へ進む。

【0014】

ステップＳ４では、直流電圧ＶｄｃをΔＶ変化させ（Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ＋ΔＶ）、その後ステップＳ５において電力値を保存する（Ｐｐｖ＿ｚ＝Ｐｐｖ）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】特許第６５３１４９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

図４の蓄電池制御装置１０では、太陽光出力電力Ｐｐｖを演算するために太陽電池３０の出力電流Ｉｐｖを検出する必要があり、そのため蓄電池制御装置１０の外部に電流センサ（４１）が必要であるという問題があった。

【0017】

本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、太陽電池の出力電流を検出することなく最大電力点追従制御を行うことができる蓄電池制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0018】

上記課題を解決するための請求項１に記載の蓄電池制御装置は、
太陽光パネルを有した太陽電池および自立運転を行う太陽光パワーコンディショナーの共通接続点と蓄電池の間に接続された直流電力変換器と、前記直流電力変換器を制御する制御部とを備えた蓄電池制御装置であって、
前記制御部は、
一制御周期毎に、前回制御周期時に前記直流電力変換器の前記共通接続点側直流電圧ＶｄｃをΔＶ変化させたときの蓄電池電力検出値Ｐｂａｔ＿ｚと、今回制御周期時の蓄電池電力検出値Ｐｂａｔを比較し、前記ＰｂａｔがＰｂａｔ＿ｚよりも小さいときは同一符号のΔＶで前記Ｖｄｃを変化させ、前記ＰｂａｔがＰｂａｔ＿ｚ以上のときは反転した符号のΔＶで前記Ｖｄｃを変化させることによって、最大電力点追従制御を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、蓄電池電力検出値を利用して最大電力点追従制御を行っているので、太陽電池の出力電流を検出する必要がなく、装置外部の電流検出点が削減され、装置構成を簡易化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態例による装置の構成図。

【図2】本発明の実施形態例によるＭＰＰＴ制御のフローチャート。

【図3】先行文献１に記載の電力供給システムの構成図。

【図4】図３の電力供給システムで自立運転を行う場合の構成図。

【図5】従来のＭＰＰＴ制御のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。本発明の実施形態では、蓄電池制御装置によるＭＰＰＴ制御の判定に使用する電力を、太陽光出力電力Ｐｐｖから蓄電池出力電力Ｐｂａｔに変更した。蓄電池制御装置では蓄電池の電圧、電流を制御する必要があるため、装置内部に蓄電池電圧Ｖｂａｔと蓄電池電流Ｉｂａｔの検出点が用意されており、外部に検出点を追加する必要はない。

【0022】

図１は実施形態例による装置構成を表し、図４と同一部分は同一符号をもって示している。図１において図４と異なる点は、太陽電池３０の出力電流Ｉｐｖの検出点を不要とし（電流センサ４１を除去し）、太陽光出力電力Ｐｐｖに基づいてＭＰＰＴ制御の判定を行う蓄電池制御装置１０に代えて、蓄電池出力電力Ｐｂａｔに基づいてＭＰＰＴ制御の判定を行う蓄電池制御装置５０を設けた点にある。

【0023】

蓄電池制御装置５０は、ＤＣライン４０と蓄電池２０の間に接続され、太陽電池３０の出力を蓄電池２０へ充電させるか、又は蓄電池２０の電力をＤＣライン４０へ放電させるＤＣ／ＤＣコンバータ５２（本発明の直流電力変換器）と、図示省略の電圧センサで検出したＤＣ／ＤＣコンバータ５２のＤＣライン４０側の直流電圧Ｖｄｃ、電流センサ５８で検出した蓄電池電流Ｉｂａｔ、図示省略の電圧センサで検出した蓄電池電圧Ｖｂａｔに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ５２を駆動し、ＤＣライン４０の直流電圧を制御する直流変換器制御部５４（本発明の制御部）を備えている。

【0024】

蓄電池制御装置５０は、直流電圧をΔＶだけ変化させ、そのときに蓄電池出力電力Ｐｂａｔが減少した場合は同符号のΔＶで、増加した場合は反転した符号のΔＶで直流電圧Ｖｄｃを変化させることを繰り返して最大電力点に追従させる本発明特有のＭＰＰＴ制御（山登り法）を図２のフローチャートに沿って実行する。

【0025】

図２において、ステップＳ１１～Ｓ１５の処理を一制御周期として繰り返し制御が実行される。まずステップＳ１１では蓄電池出力電力Ｐｂａｔ＝Ｖｂａｔ＊Ｉｂａｔを検出する。

【0026】

次にステップＳ１２において、前回制御周期時の蓄電池出力電力Ｐｂａｔ＿ｚと今回検出した蓄電池出力電力Ｐｂａｔを比較する。比較結果がＰｂａｔ＜Ｐｂａｔ＿ｚの場合はそのままステップＳ１４へ進み、Ｐｂａｔ≧Ｐｂａｔ＿ｚの場合はステップＳ１３においてΔＶの符号を反転した後ステップＳ１４へ進む。

【0027】

ステップＳ１４では、直流電圧ＶｄｃをΔＶ変化させ（Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ＋ΔＶ）、その後ステップＳ１５において電力値を保存する（Ｐｂａｔ＿ｚ＝Ｐｂａｔ）。

【0028】

図２の処理を繰り返し実行することで蓄電池出力電力Ｐｂａｔ＝Ｖｂａｔ＊Ｉｂａｔが最小になるようなＭＰＰＴ制御がなされ、その結果最大電力点に追従することができる。

【0029】

自立運転の負荷３４、太陽電池３０の太陽光パネルへの日射量が安定している場合は、上記ＭＰＰＴ制御によって最大電力点に追従することができる。自立運転の負荷変動あるいは太陽光パネルへの日射変動が発生した場合は、一時的に最大電力点からずれた点に直流電圧が移動するが、継続して上記ＭＰＰＴ制御を行うことによって、上記変動が安定した後に再び最大電力点に追従することができる。

【0030】

以上のように、蓄電池出力電力によってＭＰＰＴ制御を実施できるため、太陽電池の出力電流検出点を削減でき、装置構成を簡易化できる。

【符号の説明】

【0031】

２０…蓄電池
３０…太陽電池
３２…太陽光パワーコンディショナー
３４…負荷
３６…電力系統
４０…ＤＣライン
５０…蓄電池制御装置
５２…ＤＣ／ＤＣコンバータ
５４…直流変換器制御部
５８…電流センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】