JP7502007B2 - Charge control device and charge control method - Google Patents
Charge control device and charge control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7502007B2 JP7502007B2 JP2019165395A JP2019165395A JP7502007B2 JP 7502007 B2 JP7502007 B2 JP 7502007B2 JP 2019165395 A JP2019165395 A JP 2019165395A JP 2019165395 A JP2019165395 A JP 2019165395A JP 7502007 B2 JP7502007 B2 JP 7502007B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- charging
- value
- voltage
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
本発明は、蓄電素子の充電方法に関する。 The present invention relates to a method for charging a storage element.
蓄電素子の充電方法としてCCCV充電がある。CCCV充電は、蓄電素子の電圧がCV電圧となるまで定電流で充電し、その後、二次電池を定電圧で充電する方法である。下記特許文献1には、CC充電からCV充電への切り換えの際に、蓄電素子の電圧をCV電圧に精度よく一致させることを目的として、CC充電とCV充電との間に、充電電流を減少させながら充電を行う領域を設ける点が記載されている。
CCCV charging is a method for charging a storage element. CCCV charging is a method in which the storage element is charged with a constant current until its voltage reaches the CV voltage, and then the secondary battery is charged with a constant voltage. The following
リチウムイオン二次電池などの蓄電素子は、充電中に電析が起きる場合がある。電析は、リチウムなどの金属イオンが負極に析出する現象であり、負極電位の低下により発生することが知られている。 In energy storage devices such as lithium-ion secondary batteries, electrodeposition may occur during charging. Electrodeposition is a phenomenon in which metal ions such as lithium are deposited on the negative electrode, and is known to occur due to a decrease in the negative electrode potential.
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電析の発生を抑制しつつ電流指令値の振動を抑制することを目的とする。 The present invention was developed based on the above circumstances, and aims to suppress the occurrence of electrolytic deposition while suppressing the vibration of the current command value.
蓄電素子の充電制御装置は、電流制限特性により規定される電流制限値を超えないように、前記蓄電素子の充電電流の電流指令値を算出する算出部を備え、前記電流制限特性は、前記蓄電素子の電圧が、CV充電時のCV電圧より低い、第1電圧以下の第1領域では、電流制限値が一定であり、前記蓄電素子の電圧が、前記第1電圧から前記CV電圧までの第2領域では、電圧が高い程、電流制限値が減少し、前記電流制限特性は、前記第1領域における電流制限値と前記第2領域における電流制限値とが、前記蓄電素子の温度に応じて複数設けられ、前記第2領域で電流制限値が電圧の上昇に応じて減少する傾きが、それら複数の電流制限特性で異なり、前記算出部は、前記第2領域の電流指令値を、前記電流制限特性により規定される電流制限値と過去の電流指令値とに基づいて、前記電流制限値に対して遅れを有する値に算出する。 The charging control device for the storage element includes a calculation unit that calculates a current command value for the charging current of the storage element so as not to exceed a current limit value defined by a current limit characteristic. The current limit characteristic is such that in a first region where the voltage of the storage element is equal to or lower than a first voltage, which is lower than the CV voltage during CV charging, the current limit value is constant, and in a second region where the voltage of the storage element is from the first voltage to the CV voltage, the current limit value decreases as the voltage increases. The current limit characteristic is such that a plurality of current limit values in the first region and a plurality of current limit values in the second region are set according to the temperature of the storage element, and the slope at which the current limit value decreases in response to an increase in voltage in the second region differs for the plurality of current limit characteristics. The calculation unit calculates the current command value for the second region to a value that has a delay with respect to the current limit value based on the current limit value defined by the current limit characteristic and past current command values.
電析の発生を抑制しつつ、電流指令値の振動を抑制することが出来る。 It is possible to suppress the occurrence of electrolytic deposition while suppressing the vibration of the current command value.
蓄電素子の充電制御装置は、電流制限特性により規定される電流制限値を超えないように、前記蓄電素子の充電電流の電流指令値を算出する算出部を備え、前記電流制限特性は、前記蓄電素子の電圧が、CV充電時のCV電圧より低い、第1電圧以下の第1領域では、電流制限値が一定であり、前記蓄電素子の電圧が、前記第1電圧から前記CV電圧までの第2領域では、電圧が高い程、電流制限値が減少し、前記電流制限特性は、前記第1領域における電流制限値と前記第2領域における電流制限値とが、前記蓄電素子の温度に応じて複数設けられ、前記第2領域で電流制限値が電圧の上昇に応じて減少する傾きが、それら複数の電流制限特性で異なり、前記算出部は、前記第2領域の電流指令値を、前記電流制限特性により規定される電流制限値と過去の電流指令値とに基づいて、前記電流制限値に対して遅れを有する値に算出する。 The charging control device for the storage element includes a calculation unit that calculates a current command value for the charging current of the storage element so as not to exceed a current limit value defined by a current limit characteristic. The current limit characteristic is such that in a first region where the voltage of the storage element is equal to or lower than a first voltage, which is lower than the CV voltage during CV charging, the current limit value is constant, and in a second region where the voltage of the storage element is from the first voltage to the CV voltage, the current limit value decreases as the voltage increases. The current limit characteristic is such that a plurality of current limit values in the first region and a plurality of current limit values in the second region are set according to the temperature of the storage element, and the slope at which the current limit value decreases in response to an increase in voltage in the second region differs for the plurality of current limit characteristics. The calculation unit calculates the current command value for the second region to a value that has a delay with respect to the current limit value based on the current limit value defined by the current limit characteristic and past current command values.
この方法では、第2領域において、電流制限値が減少するため、充電時、蓄電素子が第1電圧からCV電圧に上昇する間、充電電流が減少する。そのため、蓄電素子の電析を抑制することが出来る。この方法では、第2領域の電流指令値を、電流制限値に対して遅れた値としているので、電流指令値の変化を緩和できる。そのため、第2領域において、電流指令値の振動を抑制できる。また、電流指令値の振動を抑制することで、充電時の電流ノイズの発生を抑制できる。電流ノイズを抑制することで、電析の発生を抑制することが出来る。更に、充電電流のピークを抑えることが出来るので、充電装置の負荷を抑えることができる。充電装置が、電流値や電力値などの情報を表示する場合、表示値の振動を抑制でき、エンドユーザーが表示値を確認し易くなる。蓄電素子の温度に応じた電流制限特性を使用することで、蓄電素子の温度に関係なく、電析を抑制することが出来る。 In this method, since the current limit value is decreased in the second region, the charging current is decreased while the storage element rises from the first voltage to the CV voltage during charging. Therefore, it is possible to suppress electrodeposition of the storage element. In this method, since the current command value in the second region is a value that is delayed with respect to the current limit value, it is possible to mitigate the change in the current command value. Therefore, it is possible to suppress the vibration of the current command value in the second region. In addition, by suppressing the vibration of the current command value, it is possible to suppress the occurrence of current noise during charging. By suppressing the current noise, it is possible to suppress the occurrence of electrodeposition. Furthermore, since the peak of the charging current can be suppressed, it is possible to suppress the load on the charging device. When the charging device displays information such as the current value and the power value, it is possible to suppress the vibration of the displayed value, making it easier for the end user to check the displayed value. By using the current limit characteristic according to the temperature of the storage element, it is possible to suppress electrodeposition regardless of the temperature of the storage element.
前記第2領域において、前記電流制限値は、直線で変化してもよい。この方法では、電流制限値が曲線で変化する場合に比べて、電流指令値の演算が容易に出来る。また、電流制限値が曲線で変化する場合に比べて、電流制限値に対して遅れた値に算出される電流指令値の変化を一定に近づけることが出来るため、電流指令値の振動を抑制できる。 In the second region, the current limit value may change linearly. This method makes it easier to calculate the current command value compared to when the current limit value changes curvedly. Also, compared to when the current limit value changes curvedly, the change in the current command value calculated to be a delayed value relative to the current limit value can be made closer to a constant, thereby suppressing vibrations in the current command value.
前記算出部は、前記電流制限値と過去の電流指令値を、比率を用いて重み付けして加算することにより、前記蓄電素子に対する充電電流の電流指令値を決定してもよい。この方法では、第1電圧からCV電圧までの間、電流指令値を、電流制限値に対して、緩やかに追従させることが出来る。 The calculation unit may determine a current command value for the charging current for the storage element by adding the current limit value and the past current command value, weighted using a ratio. With this method, the current command value can be made to gradually follow the current limit value between the first voltage and the CV voltage.
前記比率は、前記蓄電素子のOCV-SOC相関を示すOCV曲線のうち、前記第2領域に対応した電圧帯のカーブの大きさにより異なっていてもよい。電流指令値の振動は、OCV曲線のカーブの大きさと相関がある。この方法では、OCV曲線のカーブの大きさにより、比率が異なるので、電流指令値の振動をより一層抑制することが出来る。 The ratio may vary depending on the magnitude of the curve of the voltage band corresponding to the second region in the OCV curve that indicates the OCV-SOC correlation of the storage element. Vibrations in the current command value are correlated with the magnitude of the curve of the OCV curve. With this method, the ratio varies depending on the magnitude of the curve of the OCV curve, so that vibrations in the current command value can be further suppressed.
<実施形態1>
1.バッテリ50と充電装置10の説明
図1は、バッテリ50と充電装置10の電気的構成を示すブロック図である。バッテリ50は、太陽光発電システムの蓄電装置であってもよい。バッテリ50は、電流遮断装置53と、複数の二次電池62からなる組電池60と、電流計測抵抗54と、管理装置100と、温度センサ115と、を備える。二次電池62は蓄電素子の一例である。二次電池62は、一例として、リチウムイオン二次電池である。
<
1. Description of the
電流遮断装置53、電流計測抵抗54及び組電池60は、パワーライン55P、55Nを介して、直列に接続されている。パワーライン55Pは、正極の外部端子51と組電池60の正極とを接続するパワーラインである。パワーライン55Nは、負極の外部端子52と組電池60の負極とを接続するパワーラインである。電流遮断装置53と電流計測抵抗54は組電池60の正極側に位置し、正極側のパワーライン55Pに設けられている。
The
電流遮断装置53は、リレーなどの有接点スイッチ(機械式)やFETやトランジスタなどの半導体スイッチにより構成することが出来る。電流遮断装置53をOPENすることで、バッテリ50の電流を遮断することが出来る。
The
電流計測抵抗54は、組電池60の電流I[A]に応じた電圧を発生する。電流計測抵抗54の両端電圧の極性(正負)から放電と充電を判別できる。温度センサ115は、接触式あるいは非接触式で、組電池60の温度T[℃]を計測する。
The
管理装置100は、回路基板ユニット65に設けられている。管理装置100は、電圧検出回路110と、処理部120と、電源回路130と、を備える。電圧検出回路110は、信号線によって、各リチウムイオン二次電池62の両端にそれぞれ接続され、各リチウムイオン二次電池62のセル電圧V及び組電池60の総電圧を計測する。組電池60の総電圧は直列に接続された複数のリチウムイオン二次電池62の合計電圧である。
The
処理部120は、演算機能を有するCPU121と、記憶部であるメモリ123と、を含む。処理部120は、電流計測抵抗54、電圧検出回路110、温度センサ115の出力から、組電池60の電流I、各リチウムイオン二次電池62の電圧V、組電池60の総電圧及び温度Tを監視する。処理部120は、バッテリ50の充電制御機能を有しており、後述する電流低減領域H2において充電電流の電流指令値Ioを算出する算出処理を行う。処理部120は本発明の「算出部」の一例、管理装置は本発明の「充電制御装置」の一例である。
The
メモリ123は、フラッシュメモリやEEPROM等の不揮発性の記憶媒体である。メモリ123には、組電池60の状態を監視するための監視プログラム、及び監視プログラムの実行に必要なデータが記憶されている。
The
メモリ123には、充電電流の電流指令値Ioを算出する算出プログラム及び算出プログラムの実行に必要なデータ(図4に示す電流制限特性や過去の電流指令値など)が記憶されている。算出プログラムは、CD-ROM等の記録媒体に書き込むことが出来る。
充電装置10は、パワーコンディショナであってもよい。充電装置10は、電流検出抵抗11と、充電回路13と、CPU15とを備え、バッテリ50の外部端子51、52に接続されている。CPU15は、充電回路13を介して、充電電流の大きさを制御する。電流検出抵抗11は、充電電流を検出するために設けられている。
The charging
図2A及び図2Bに示すように、リチウムイオン二次電池62は、直方体形状のケース82内に電極体83を非水電解質と共に収容したものである。ケース82は、ケース本体84と、その上方の開口部を閉鎖する蓋85とを有している。
As shown in Figures 2A and 2B, the lithium ion
電極体83は、詳細については図示しないが、銅箔からなる基材に活物質を塗布した負極要素と、アルミニウム箔からなる基材に活物質を塗布した正極要素との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置したものである。これらはいずれも帯状で、セパレータに対して負極要素と正極要素とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらした状態で、ケース本体84に収容可能となるように扁平状に巻回されている。
The
正極要素には正極集電体86を介して正極端子87が、負極要素には負極集電体88を介して負極端子89がそれぞれ接続されている。正極集電体86及び負極集電体88は、平板状の台座部90と、この台座部90から延びる脚部91とからなる。台座部90には貫通孔が形成されている。脚部91は正極要素又は負極要素に接続されている。正極端子87及び負極端子89は、端子本体部92と、その下面中心部分から下方に突出する軸部93とからなる。そのうち、正極端子87の端子本体部92と軸部93とは、アルミニウム(単一材料)によって一体成形されている。負極端子89においては、端子本体部92がアルミニウム製で、軸部93が銅製であり、これらを組み付けたものである。正極端子87及び負極端子89の端子本体部92は、蓋85の両端部に絶縁材料からなるガスケット94を介して配置され、このガスケット94から外方へ露出されている。
A
蓋85は、圧力開放弁95を有している。圧力開放弁95は、図2Aに示すように、正極端子87と負極端子89の間に位置している。圧力開放弁95は、ケース82の内圧が制限値を超えた時に、開放して、ケース82の内圧を下げる。
The
2.バッテリの充電制御
(A)電流制限特性と電析の抑制
図3は、CCCV充電時のリチウムイオン二次電池62の電流波形Iと電流波形Vを示している。CCCV充電は、リチウムイオン二次電池62がCV電圧に到達するまで定電流で充電し(CC充電)、その後、CV電圧で二次電池62を定電圧充電(CV充電)する方法である。
2. Battery Charging Control (A) Current Limiting Characteristics and Suppression of Electrodeposition Fig. 3 shows the current waveforms I and V of a lithium-ion
CC領域の末期(CV領域への移行直前の領域)Fは、電圧が高く、かつ充電電流が大きいことから、リチウムイオン二次電池62に電析が起き易い。電析は、充電中に、リチウム金属が負極に析出する現象であり、負極電位の低下により発生することが知られている。
At the end of the CC region (the region immediately before the transition to the CV region) F, the voltage is high and the charging current is large, so that electrodeposition is likely to occur in the lithium-ion
図4は、最大セル電圧と電流制限値との関係を示す電流制限特性である。電流制限特性は、CC領域H1、電流低減領域H2、CV領域H3の3つの領域を設けており、各領域H1~H3について、それぞれ電流制限値を定めている。最大セル電圧は、直列に接続された複数のリチウムイオン二次電池62の最大電圧である。図4に示す電流制限特性のデータはメモリ123に記憶されている。
Figure 4 shows the current limiting characteristic that indicates the relationship between the maximum cell voltage and the current limiting value. The current limiting characteristic has three regions: CC region H1, current reduction region H2, and CV region H3, and a current limiting value is defined for each of the regions H1 to H3. The maximum cell voltage is the maximum voltage of the multiple lithium ion
CC領域H1は、リチウムイオン二次電池62の最大セル電圧がVo~Vsの領域である。CC領域H1は、、バッテリ50を定電流充電(CC充電)する領域である。電流低減領域H2は、リチウムイオン二次電池62の最大セル電圧がVs~Vcの領域である。電流低減領域H2は、セル電圧上昇に伴って充電電流を低減させながらバッテリ50を充電する領域である。CV領域H3は、最大セル電圧がVc以上の領域である。CV領域H3は、最大セル電圧がCV電圧以上となった場合に、充電を一時停止する領域である。
The CC region H1 is a region where the maximum cell voltage of the lithium ion
Voは、リチウムイオン二次電池62の最低電圧である。Vsは、Voより大きく、Vcより小さい第1電圧である。Vcは、電流制限領域H2とCV領域H3の繰り返しによる定電圧充電時(CV充電時)における、リチウムイオン二次電池62の最大セル電圧の制御目標電圧(CV電圧)である。処理部120は、電圧検出回路110の計測値(最高セル電圧)を、Vs、Vcと比較することで、充電中、バッテリ50が3つの領域H1~H3のどこに位置しているのか、判断することが出来る。
Vo is the minimum voltage of the lithium ion
CC領域H1では、電流制限値は水平な直線M1により規定される。電流制限値は、最大セル電圧に関係なく一定であり、その値は、リチウムイオン二次電池62の最大許容電流(定格電流)Imaxである。CC領域H1は本発明の「第1領域」に相当する。
In the CC region H1, the current limit value is defined by a horizontal straight line M1. The current limit value is constant regardless of the maximum cell voltage, and its value is the maximum allowable current (rated current) Imax of the lithium ion
処理部120は、バッテリ50の充電開始時に、メモリ123から図4の電流制限特性により規定される電流制限値Imaxのデータを読み出して充電装置10に送る。充電装置10は、処理部120から送信される電流制限値Imaxを超えない範囲で、充電装置10の出力電力の制約などに基づいて、充電電流の電流指令値Ioを決定し、バッテリ50をCC充電する。
When charging of the
この例では、CC領域H1での電流指令値Ioを充電装置10で決定しているが、管理装置100で決定し、充電装置10に通知するようにしてもよい。
In this example, the current command value Io in the CC region H1 is determined by the charging
CC領域H1での充電により、リチウムイオン二次電池62の最大セル電圧が、第1電圧Vsまで上昇すると、電流低減領域H2に移行する。
When the maximum cell voltage of the lithium ion
電流低減領域H2において、電流制限値は、図4中のA点とB点を結んだ右下がりの直線M2により規定される。電流制限値は、リチウムイオン二次電池62の最大セル電圧がVsからVcに変化する間に、最大許容電流Imaxから0に直線的に減少する。電流低減領域H2は本発明の「第2領域」に相当する。
In the current reduction region H2, the current limit value is defined by a straight line M2 sloping downward to the right that connects points A and B in FIG. 4. The current limit value decreases linearly from the maximum allowable current Imax to 0 while the maximum cell voltage of the lithium ion
処理部120は、電流低減領域H2において、直線M2により定まる電流制限値を上限として、充電電流の電流指令値Ioを、制御周期tnで算出する。そして、処理部120は、算出した電流指令値Ioを充電装置10に送信する。充電装置10は、処理部120から送信される電流指令値Ioに基づいて充電電流を出力し、バッテリ50を充電する。
In the current reduction region H2, the
電流低減領域H2内にて、最大セル電圧が高くなるほど、電流制限値を減少させることで、充電により、リチウムイオン二次電池62のセル電圧がCV電圧Vc付近まで上昇した時に、電析が発生することを抑制出来る。
By reducing the current limit value as the maximum cell voltage increases within the current reduction region H2, it is possible to prevent electrolytic deposition from occurring when the cell voltage of the lithium ion
電流低減領域H2での充電により、リチウムイオン二次電池62の最大セル電圧がCV電圧Vcまで上昇すると、CV領域H3に移行する。CV領域H3は、本発明の「第3領域」に相当する。
When the maximum cell voltage of the lithium ion
図4に示すように、CV領域H3における電流制限値は、0[A]である。そのため、CV領域H3への移行後、処理部120から充電装置10に対して、電流指令値は0[A]であることが通知される。充電装置10は、CV領域H3への移行後、バッテリ50の充電を一時停止する。充電が止まると、内部抵抗分による電圧上昇が無くなるため、リチウムイオン二次電池62の最大セル電圧が、CV電圧Vcから下がり、電流低減領域H2に戻る。
As shown in FIG. 4, the current limit value in the CV region H3 is 0 [A]. Therefore, after the transition to the CV region H3, the
電流低減領域H2に戻ると、上記したように、処理部120は、直線M2により定まる電流制限値を上限として、電流指令値Ioを制御周期tnで算出する。そして、充電装置10は、処理部120から送信される電流指令値Ioに基づいてバッテリ50に充電電流を出力し、バッテリ50を充電する。リチウムイオン二次電池62の最大セル電圧が、CV電圧Vcに達すると、電流低減領域H2からCV領域H3に移行する。
Returning to the current reduction region H2, as described above, the
このように、電流低減領域H2での充電とCV領域H3での充電停止を繰り返すことで、最大セル電圧をCV電圧Vcに維持しつつ、バッテリ50を定電圧充電(CV充電)することが出来る。また、最大セル電圧が高いほど(CV電圧Vcに近いほど)、低い電流で充電されるので、CV充電中に電析が発生することを抑制できる。
In this way, by repeatedly charging in the current reduction region H2 and stopping charging in the CV region H3, the
バッテリ50が満充電に近くなると、バッテリ50の充電電流は、次第に小さくなる。この例では、充電終了判定条件を一例として0.2Aとしており、充電電流が0.2A以下になると、充電を終了する。また、バッテリ50が満充電に近くなると、充電を停止しても、最大セル電圧がCV電圧Vcからほとんど低下しなくなり、充電停止状態が継続することになるので、充電停止状態が所定時間継続することを、充電終了条件としてもよい。
When the
(B)電流指令値の振動抑制
図5は、リチウムイオン二次電池62のOCV曲線である。SOC(state of charge:充電状態)は、下記の(1)で示されるように、二次電池62の実容量(available capacity)Caに対する残存容量Crの比率である。OCV(open circuit voltage:開放電圧)は、二次電池62の開放電圧である。
(B) Suppression of Vibration of Current Command Value Fig. 5 is an OCV curve of the lithium ion
SOC=(Cr/Ca)×100・・・・・・・・(1) SOC = (Cr/Ca) x 100 (1)
OCV曲線X1は、SOCの変化量に対するOCVの変化量がほぼ平坦なプラトー領域を有している。プラトー領域とは、SOCの変化量に対するOCVの変化量が2[mV/%]以下の領域である。プラトー領域は、概ねSOCが31%から97%の範囲に位置している。SOCが31%以下の領域、97%以上の領域は、SOCの変化量に対するOCVの変化量が、プラトー領域よりも大きい高変化領域である。 OCV curve X1 has a plateau region where the change in OCV relative to the change in SOC is almost flat. The plateau region is a region where the change in OCV relative to the change in SOC is 2 mV/% or less. The plateau region is generally located in the range of SOC from 31% to 97%. The region where the SOC is 31% or less and the region where the SOC is 97% or more are high change regions where the change in OCV relative to the change in SOC is greater than in the plateau region.
図5にて破線で示すX2は、所定レートで充電した時のリチウムイオン二次電池62の電圧変化を示す充電曲線である。充電曲線X2は、OCV曲線X1に対して上方に位置がずれており、SOC値が同じでも、電圧値が高い。この電圧差ΔVは、リチウムイオン二次電池62の内部抵抗による電圧上昇分であり、充電電流の大きさに依存する。
The dashed line X2 in Figure 5 is a charging curve that shows the voltage change of the lithium-ion
リチウムイオン二次電池62の内部抵抗による電圧上昇は、充電電流が減少すると小さくなる。図6に示すように、電流低減領域H2内において、リチウムイオン二次電池62の最大セル電圧がV1からV2に上昇した場合に、充電電流の電流指令値IoをI1からI2に引き下げると、内部抵抗による電圧上昇が小さくなる。そのため、二次電池62の最大セル電圧は、V2からV3に下がる。最大セル電圧がV3に下がると、充電電流の電流指令値IoはI2からI3に引き上げられることになる。
The voltage rise due to the internal resistance of the lithium-ion
このように、最大セル電圧の増加に伴って、充電電流Iの電流指令値Ioを下げると、最大セル電圧の上げ下げが繰り返されるため、電流指令値Ioが振動する場合がある。 In this way, if the current command value Io of the charging current I is lowered as the maximum cell voltage increases, the maximum cell voltage will repeatedly increase and decrease, which may cause the current command value Io to oscillate.
処理部120は、電流低減領域H2内において、以下の(2)演算式に従って、所定の制御周期nで、電流指令値Io_n を算出する。
The
Io_n=(1-m)×Io_n-1 + m×I_limit・・・・・・(2)
Io_n-1は、電流指令値の前回値である。I_limitは、電流制限特性により規定される最大セル電圧に対応した電流制限値である。mは、I_limitに対するIo_nの遅れの大きさを決める比率である(m<1)。
Io_n=(1-m)×Io_ n-1 + m×I_limit・・・・・・(2)
Io_n -1 is the previous value of the current command value. I_limit is the current limit value corresponding to the maximum cell voltage defined by the current limit characteristic. m is the ratio that determines the amount of delay of Io_n relative to I_limit (m<1).
電流指令値Io_nの計算例を示す。電流指令値の前回値がI1、最大セル電圧の現在値がV2、電流制限特性により規定される最大セル電圧V2に対応した電流制限値がI2とする。比率mが0.5の場合、電流指令値Io_nは、(I1+I2)/0.5となり、電流指令値の前回値I1と電流制限値I2の中間値となる。 An example of calculating the current command value Io_n is shown below. The previous value of the current command value is I1, the current value of the maximum cell voltage is V2, and the current limit value corresponding to the maximum cell voltage V2 defined by the current limit characteristic is I2. When the ratio m is 0.5, the current command value Io_n is (I1 + I2) / 0.5, which is the intermediate value between the previous current command value I1 and the current limit value I2.
(2)の演算式は、電流指令値の前回値Io_n-1と電流制限値I_limitに対して比率mに応じた重み付けを行いつつ、両値を加算することに、電流指令値Io_nを求めている。得られる電流指令値Io_nは、図4の電流制限特性により規定される電流制限値に対して、遅れを持つ。遅れは、電流制限特性により規定される電流制限値まで電流指令値が変化して無く、電流指令値が電流制限値に対して差分Δを有することである。比率mが小さいほど、遅れは大きく、比率mが1に近くなる程、遅れは小さい。 The calculation formula (2) obtains the current command value Io_n by adding the previous value Io_n -1 of the current command value and the current limit value I_limit while weighting them according to the ratio m. The obtained current command value Io_n has a delay with respect to the current limit value defined by the current limit characteristic in Fig. 4. The delay means that the current command value does not change to the current limit value defined by the current limit characteristic, and the current command value has a difference Δ with respect to the current limit value. The smaller the ratio m, the larger the delay, and the closer the ratio m is to 1, the smaller the delay.
このような遅れを持つことで、電流指令値Io_nの急峻な変化を緩和することが出来、電流指令値Ioの振動を抑制することが出来る。 By having such a delay, it is possible to mitigate sudden changes in the current command value Io_n and suppress vibrations in the current command value Io.
電流指令値Ioの振動は、OCV曲線のカーブが急であるほど、顕著になる。そのため、OCV曲線のカーブ(傾きの大きさ)に応じて、比率mを異ならせるとよい。つまり、電流低減領域H2の電圧帯(Vs~Vc)において、OCV曲線のカーブが急で傾きの大きな二次電池を充電する場合には、比率mを小さするとよい。電流低減領域H2の電圧帯(Vs~Vc)において、OCV曲線のカーブが緩く傾きの小さい二次電池を充電する場合には、比率mを大きく(1に近くする)するとよい。 The oscillation of the current command value Io becomes more pronounced as the curve of the OCV curve becomes steeper. Therefore, it is advisable to vary the ratio m according to the curve (slope) of the OCV curve. In other words, when charging a secondary battery with a steep OCV curve with a large slope in the voltage range (Vs to Vc) of the current reduction region H2, it is advisable to set the ratio m small. When charging a secondary battery with a gentle OCV curve with a small slope in the voltage range (Vs to Vc) of the current reduction region H2, it is advisable to set the ratio m large (closer to 1).
図7は、電流指令値の算出処理のフローチャートである。電流指令値Ioの算出処理は、S10~S70の7ステップから構成されており、電流低減領域H2にて、所定の制御周期tnで繰り返し実行される。制御周期tnは、一例として、1[sec]である。 Figure 7 is a flowchart of the calculation process of the current command value. The calculation process of the current command value Io consists of seven steps, S10 to S70, and is executed repeatedly at a predetermined control period tn in the current reduction region H2. As an example, the control period tn is 1 sec.
処理部120は、S10において、電圧検出回路110、電流計測抵抗54、温度センサ115の出力から、各リチウムイオン二次電池62のセル電圧V、組電池60の総電圧、充電電流I、及び組電池60の温度Tの計測データを取得する。
In S10, the
処理部120は、S20において、計測データに異常があるか、判定する。計測データに異常がある場合(S20:YES)、エラー処理を行う。エラー処理は、例えば、充電装置10に異常を報知して、充電停止を求める処理である。
In S20, the
計測データが正常な場合(S20:NO)、S40に移行し、処理部120は、前回処理から制御周期tnが経過しているか、判定する。
If the measurement data is normal (S20: NO), the process proceeds to S40, where the
前回処理から制御周期tnが経過している場合(S40:YES)、S50に移行し、処理部120は、メモリ123から、図4に示す電流制限特性のデータを読み出す処理を行う。
If the control period tn has elapsed since the previous processing (S40: YES), the process proceeds to S50, and the
電流制限特性の読み出し後、S60に移行し、処理部120は、電流指令値の前回値Io_n-1と、電流制限特性により規定される最大セル電圧に対応した電流制限値I_limitとに基づいて、上記の(2)式より、電流指令値Io_nを算出する。
After reading out the current limiting characteristic, the process proceeds to S60, where the
その後、S70に移行し、処理部120は、算出した電流指令値Io_nを、充電装置10に送信する。
Then, the process proceeds to S70, where the
S10~S70の処理は、制御周期tnで繰り替えされ、管理装置100から充電装置10に対して、制御周期tnごとに、電流指令値Io_nが送信される。そして、充電装置10は、送信される電流指令値Io_nに基づて、電流低減領域H2の充電電流をコントロールする。
The processing of S10 to S70 is repeated at a control period tn, and a current command value Io_n is transmitted from the
図8は、左縦軸をセル電圧、右縦軸を電流、横軸を時間とした、バッテリ50の充電特性を示すグラフである。Y1は、(2)式による遅れ後の電流指令値の波形、Y2は充電装置10の出力する充電電流の波形、Y3は最大セル電圧の波形を示している。
Figure 8 is a graph showing the charging characteristics of the
3.効果
この方法では、CC領域H1とCV領域H3の間に電流低減領域H2を設けており、充電時、二次電池62がCV電圧Vcに上昇するに連れ、充電電流が減少する。そのため、リチウムイオン二次電池62の電析を抑制することが出来る。この方法では、電流指令値Ioを、電流制限特性により規定される電流制限値に対して遅れた値としているので、電流指令値Ioの変化を緩和できる。そのため、電流低減領域H2において、電流指令値Ioの振動を抑制できる。また、電流指令値の振動を抑制することで、充電時の電流ノイズの発生を抑制できる。電流ノイズを抑制することで、電析の発生を抑制することが出来る。更に、充電電流のピークを抑えることが出来るので、充電装置10の負荷を抑えることができる。充電装置10が、電流値や電力値などの情報を表示する場合、表示値の振動を抑制でき、エンドユーザーが表示値を確認し易くなる。
3. Effects In this method, a current reduction region H2 is provided between the CC region H1 and the CV region H3, and during charging, as the
電流低減領域H2は、電流制限値を直線M2で規定している。電流制限値を直線M2で規定することで、電流制限値を二次曲線などの曲線で規定する場合に比べて、電流指令値Ioの演算が容易に出来、充電速度も速くなる。また、電流制限値を二次曲線などの曲線で規定する場合に比べて、以下の効果がある。電流指令値Ioは、OCV曲線のカーブなど制御特性に応じて、電流制限値に対して遅れた値に算出される。電流制限値を直線M2で規定することで、電流指令値Ioの変化を一定に近づけることが出来るため、電流指令値Ioの振動を抑制できる。 In the current reduction region H2, the current limit value is defined by a straight line M2. By defining the current limit value by a straight line M2, the calculation of the current command value Io is easier and the charging speed is faster than when the current limit value is defined by a curve such as a quadratic curve. In addition, compared to when the current limit value is defined by a curve such as a quadratic curve, the following effects are achieved. The current command value Io is calculated to a value that lags behind the current limit value according to the control characteristics such as the curve of the OCV curve. By defining the current limit value by a straight line M2, the change in the current command value Io can be made closer to a constant, thereby suppressing the vibration of the current command value Io.
<実施形態2>
実施形態2では、組電池60の温度Tに応じて、電流制限特性を設けている。図9に示すように、温度Ta~Tcに応じて、3つの電流制限特性La~Lcを設けている。電流制限特性La~Lcはメモリ123に記憶されている。電流制限特性La~Lcは、最大許容電流Imaxの大きさが異なっており、温度Tが低いほど、最大許容電流Imaxが小さい。電流低減領域H2における電流制限値は、温度Ta~Tcに応じて、傾きが異なっており、温度が高い程、傾き(絶対値)は大きい。温度Tの大小関係は、Ta>Tb>Tcである。
<
In the second embodiment, a current limiting characteristic is provided according to the temperature T of the
図10は電流指令値の算出処理のフローチャートである。図10の電流指令値の算出処理は、図7の算出処理に対して、S55の処理が相違している。 Figure 10 is a flowchart of the calculation process of the current command value. The calculation process of the current command value in Figure 10 differs from the calculation process in Figure 7 in the process of S55.
処理部120は、S10において、電圧検出回路110、電流計測抵抗54、温度センサ115の出力から、各二次電池62のセル電圧V、組電池60の総電圧、充電電流I、及び組電池60の温度Tの計測データを取得する。
In S10, the
処理部120は、S20において、計測データに異常があるか、判定する。計測データが正常な場合(S20:NO)、S40に移行し、処理部120は、前回処理から制御周期tnが経過しているか、判定する。
In S20, the
前回処理から制御周期tnが経過している場合(S40:YES)、S55に移行し、処理部120は、S10にて取得した組電池60の温度Tに対応する電流制限特性のデータをメモリ123から読み出す処理を行う。
If the control period tn has elapsed since the previous process (S40: YES), the process proceeds to S55, and the
電流制限特性の読み出し後、S60に移行し、処理部120は、前回の電流指令値Io_n-1と、電流制限特性により規定される電流制限値I_limitとに基づいて、上記の(2)式より、電流指令値Io_nを算出する。
After reading out the current limiting characteristic, the process proceeds to S60, where the
その後、S70に移行し、処理部120は、算出した電流指令値Io_nを、充電装置10に送信する。
Then, the process proceeds to S70, where the
S10~S70の処理は、制御周期tnで繰り替えされることから、組電池60に温度変化があると、変化後の温度に応じた電流制限特性が読み出される。そして、読み出した電流制限特性に基づいて、電流指令値Io_nが算出される。
The processes of S10 to S70 are repeated at a control period tn, so that when there is a temperature change in the
リチウムイオン二次電池62は、低温での内部抵抗が大きいことが知られており、低温での充電時に、負極の電位が低下して、電析が起きやすい。実施形態2では、電流制限特性を組電池60の温度ごとに設けており、温度が低いほど、最大許容電流Imaxが小さい。そのため、低温での充電時に、電析が発生することを抑制できる。
Lithium ion
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described above and illustrated in the drawings, and the following embodiments, for example, are also included within the technical scope of the present invention.
(1)実施形態1では、蓄電素子の一例として、リチウムイオン二次電池62を例示した。蓄電素子は、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウム空気電池など他の二次電池でもよい。蓄電素子は、複数を直列や直並列に接続する場合に限らず、単セルの構成でもよい。
(1) In the first embodiment, a lithium ion
(2)実施形態1では、二次電池62の最大セル電圧で充電を制御する例を示したが、組電池60の総電圧で充電を制御するようにしてもよい。
(2) In the first embodiment, an example was shown in which charging was controlled by the maximum cell voltage of the
(3)実施形態1では、電流低減領域H2の電流制限値を1本の直線M2で規定したが、電圧上昇に伴って電流制限値が減少していれば、曲線や複数の直線で規定してもよい。 (3) In the first embodiment, the current limit value of the current reduction region H2 is defined by a single straight line M2, but it may be defined by a curve or multiple straight lines as long as the current limit value decreases with increasing voltage.
(4)実施形態1では、バッテリ50の処理部120にて電流指令値Ioを算出した。これ以外にも充電装置10で電流指令値Ioを算出してもよい。つまり、充電装置10のCPU15を充電制御装置としてもよい。この場合、充電装置10の内部メモリに電流制限特性のデータを保持しておき、処理部120から充電装置10に各二次電池62のセル電圧や組電池の温度Tのデータなど、電流指令値Ioの算出に必要なデータを送信するとよい。
(4) In the first embodiment, the current command value Io is calculated by the
(5)実施形態1では、(2)式に基づいて、電流指令値Ioを算出した。電流指令値Ioは、電流制限特性により規定される電流制限値と、電流指令値の前回値と、に基づいて、電流制限値に対して、遅れを有する値を得るものであれば、(2)式以外の計算式で算出してもよい。実施形態1では、過去の電流指令値の一例として、電流指令値の前回値を使用しているが、前々回の値など、前回値以外を使用してもよい。また、過去の電流指令値として、前回値と前々回値の双方を用いてもよい。 (5) In the first embodiment, the current command value Io is calculated based on the formula (2). The current command value Io may be calculated using a formula other than the formula (2) as long as it is based on the current limit value defined by the current limit characteristic and the previous value of the current command value and obtains a value with a delay relative to the current limit value. In the first embodiment, the previous value of the current command value is used as an example of the past current command value, but a value other than the previous value, such as the value before last, may be used. In addition, both the previous value and the value before last may be used as the past current command value.
(6)実施形態1では、電流低減領域H2の電流制限値を、最大許容電流Imaxに対応するA点と、0[A]に対応するB点と、を結ぶ直線M2により規定した。電流低減領域H2の電流制限値を規定する直線M2は、図11に示すように、最大許容電流Imaxに対応するA点と、0[A]よりも大きい所定電流値Iaと対応するC点と、を結ぶ直線M3により規定してもよい。この場合、電流低減領域H2とCV領域H3の繰り返しによるCV充電時、バッテリ50は、所定電流値Ia以上の充電電流により充電されることになる。また、所定電流値Iaは、充電終了判定条件に適用される電流値(実施形態1では0.2A)より小さい電流値にするとよい。所定電流値Iaを充電終了判定条件に適用される電流値より大きくすると、充電電流が判定条件に適用される電流値以上に制御されてしまうので、充電終了判定条件の検出が出来なくなる。所定電流値Iaを充電終了判定条件に適用される電流値以下にすることで、充電終了判定条件の検出が可能となる。
(6) In the first embodiment, the current limit value of the current reduction region H2 is defined by a straight line M2 that connects point A corresponding to the maximum allowable current Imax and point B corresponding to 0 [A]. As shown in FIG. 11, the straight line M2 that defines the current limit value of the current reduction region H2 may be defined by a straight line M3 that connects point A corresponding to the maximum allowable current Imax and point C corresponding to a predetermined current value Ia greater than 0 [A]. In this case, during CV charging by repeating the current reduction region H2 and the CV region H3, the
(7)実施形態1では、CC領域H1、電流低減領域H2、CV領域H3の3つの領域について、電流制限値を設定した。CV領域H3にて充電を停止する場合、CV領域H3では、処理部120にて電流指令値Ioを0[A]に制御するようにしておけば、電流制限値としての設定は不要であり、電流制限特性としては、少なくとも、CC領域H1、電流低減領域H2のみの設定でもよい。
(7) In the first embodiment, current limit values are set for three regions: CC region H1, current reduction region H2, and CV region H3. When charging is stopped in CV region H3, if the
(8)実施形態1では、電流低減領域H2での充電とCV領域H3での充電停止を繰り返すことにより、バッテリ50を、CV電圧VcにてCV充電した。これ以外にも、CV領域H3にて、CV電圧Vcを維持するように充電電流を制御しつつ、バッテリ50をCV充電してもよい。この場合、CV領域でのCV充電中に電析が発生しないように、CV領域H3での電流制限値を設定するとよい。
(8) In the first embodiment, the
(9)本技術は、蓄電装置の充電制御プログラムに適用することが出来る。蓄電装置の充電制御プログラムは、コンピュータに、電流制限特性により規定される電流制限値を超えないように、前記蓄電素子の充電電流の電流指令値を算出する算出処理を実行させるプログラムである。前記電流制限特性は、前記蓄電素子の電圧が、CV充電時のCV電圧より低い、第1電圧以下の第1領域では、電流制限値が一定であり、前記蓄電素子の電圧が、前記第1電圧から前記CV電圧までの第2領域では、電圧が高い程、電流制限値が減少する。前記電流制限特性は、前記第1領域における電流制限値と前記第2領域における電流制限値とが、前記蓄電素子の温度に応じて複数設けられ、前記第2領域で電流制限値が電圧の上昇に応じて減少する傾きが、それら複数の電流制限特性で異なる。前記算出処理では、前記第2領域において、前記蓄電素子に対する充電電流の電流指令値を、前記電流制限特性により規定される電流制限値と過去の電流指令値とに基づいて、前記電流制限値に対して遅れを有する値に算出する。本技術は、蓄電装置の充電制御プログラムを記録した記録媒体に適用することが出来る。コンピュータは一例として処理部120である。
(9) The present technology can be applied to a charging control program for a power storage device. The charging control program for a power storage device is a program that causes a computer to execute a calculation process for calculating a current command value for the charging current of the power storage element so as not to exceed a current limit value defined by a current limit characteristic. The current limit characteristic has a constant current limit value in a first region where the voltage of the power storage element is equal to or lower than a first voltage, which is lower than the CV voltage during CV charging, and the current limit value decreases as the voltage of the power storage element increases in a second region where the voltage of the power storage element is between the first voltage and the CV voltage. The current limit characteristic has a plurality of current limit values in the first region and a plurality of current limit values in the second region, which are set according to the temperature of the power storage element, and the slope at which the current limit value decreases in response to an increase in voltage in the second region differs among the plurality of current limit characteristics. In the calculation process, the current command value of the charging current for the power storage element is calculated to a value having a delay with respect to the current limit value in the second region, based on the current limit value defined by the current limit characteristic and a past current command value. This technology can be applied to a recording medium that records a charging control program for a power storage device. One example of the computer is the
(10)上述した実施形態は、CCCV充電における充電制御方法に関するものであった。図12は、太陽光発電システム200のブロック図である。太陽光発電システム200は、太陽光発電パネル210と、パワーコンディショナ230と、蓄電装置250とを有している。Yは、電力系統300との境界を示している。パワーコンディショナ230は、電力制御装置であり、電力制御や充電制御を行う制御部235を有している。太陽光発電システム200は、太陽光発電パネル210の発電電力を有効利用するため、太陽光発電パネル210で発電した電力の余剰分で、蓄電装置250を充電することが出来る。また、電力系統300からの受電電力より負荷Rが小さい場合、電力系統300からの電力により、蓄電装置250を充電することもできる。このように、太陽光発電システム200は、太陽光発電パネル210からの充電や電力系統300からの充電があり、CCCV充電以外の様々な充放電モードが存在する。太陽光発電システム200では、パワーコンディショナ230から蓄電装置250への充電電流が、太陽光の変動(照度変動)や、太陽光発電システム200に接続された負荷Rの変動などを原因として、急変することがある。
(10) The above-mentioned embodiment relates to a charge control method in CCCV charging. FIG. 12 is a block diagram of a solar
例えば、太陽光発電パネル210の発電した電力で充電を行う場合、太陽光が雲に遮られることにより、図13に示すように、パワーコンディショナ230からの充電電流PCSが時刻T1において一時的に(例えば、ステップ的に)減少し、その後回復することがある。このような充電モードにおいて、図14に示すように、電流制限値Lを、充電電流PCSの変動より、変動が小さな推移とすることが好ましい。ここでいう「電流制限値L」は、上述した実施形態のようにCCCV充電のために予めメモリ123に記憶した電流制限特性から求められる電流制限値に代えて、求められる値であってもよい。実施形態1、2の電流制限特性から求められる電流制限値と、図14に示す電流制限値Lと、のいずれか低い値が、電流指令値として用いられてもよい。
For example, when charging with power generated by the photovoltaic
図13に示すように、電流制限値Lが、時刻T1の値(時刻T1直前の充電電流PCSに所定値αを加算した値)のまま一定であると、太陽光発電が回復した時刻T2において充電電流PCSが急増(図13のA部)し、蓄電素子のSOCによっては電析が発生する可能性がある。電析の発生を回避するためには、時刻T2において充電電流PCSが過度に増加しないよう、電流制限値Lを設定することが考えられる。 As shown in FIG. 13, if the current limit value L remains constant at the value at time T1 (the value obtained by adding a predetermined value α to the charging current PCS immediately before time T1), the charging current PCS will increase sharply (part A in FIG. 13) at time T2 when solar power generation is restored, and depending on the SOC of the storage element, electrodeposition may occur. In order to avoid electrodeposition, it is possible to set the current limit value L so that the charging current PCS does not increase excessively at time T2.
他方、パワーコンディショナ230には、瞬間的な停電時(瞬停時)に1秒以内に瞬停前の元の出力状態に戻ることが要求されている。例えば、図13における時刻T1と時刻T2との間が1秒以内である場合(1秒以内の間に、充電電流PCSが急減し、急増する場合)を考える。時刻T2において充電電流PCSが過度に増加しないように電流制限値Lが設定されていると、パワーコンディショナ230に対する要求を満足できない可能性がある。例えば、電力系統300からの電力で蓄電装置250を充電している期間に、電力系統300が瞬停した場合を想定する。図13に示すように、時刻T1から時刻T2まで間の電流制限値Lが、瞬停中の充電電流PCSに所定値αを加算した値Lcに設定されているとする。この場合、瞬停から回復すると、回復直後の充電電流PCSは、電流制限値Lcに制限されることになり、パワーコンディショナ230が、蓄電装置250に対して、瞬停前の充電電流PCSを出力する状態に戻るのに時間が掛かってしまう。
On the other hand, the
以上のことから、充電電流PCSの急増時(時刻T2)のみならず、充電電流PCSの急激な減少時(時刻T1)について、充電電流PCSの変動より電流制限値Lの変動を小さくしてもよい。つまり、図14の例では、充電電流PCSが急激に減少する時刻T1までは電流制限値LをLoとする。Loは、時刻T1直前の充電電流PCSに所定値αを加算した値である。そして、時刻T1以降は、時刻T1におけるPCSの変化量よりも単位時間当たりの変化量が小さい直線Laに従って電流制限値Lを変化させることにより、時刻T1における充電電流PCSの変動よりも、時刻T1以降の各時点の電流制限値Lの変動を小さくする。この例では、充電電流PCSが増加する時刻T2まで、直線Laに従って電流制限値Lを減少させている。また、充電電流PCSが急激に増加する時刻T2以降は、時刻T2における充電電流PCSの変化量よりも単位時間あたりの変化量が小さい直線Lbに従って電流制限値Lを変化させることで、時刻T2における充電電流PCSの変動よりも、時刻T2以降の各時点の電流制限値Lの変動を小さくする。この例では、電流制限値Lが、時刻T1直前の電流制限値Loに到達する時刻T4まで、直線Lbに従って電流制限値を変化させている。 From the above, not only when the charging current PCS increases suddenly (time T2), but also when the charging current PCS decreases suddenly (time T1), the fluctuation of the current limit value L may be made smaller than the fluctuation of the charging current PCS. That is, in the example of FIG. 14, the current limit value L is set to Lo until time T1 when the charging current PCS decreases suddenly. Lo is a value obtained by adding a predetermined value α to the charging current PCS just before time T1. Then, after time T1, the current limit value L is changed according to a straight line La whose change per unit time is smaller than the change in PCS at time T1, so that the fluctuation of the current limit value L at each point after time T1 is smaller than the fluctuation of the charging current PCS at time T1. In this example, the current limit value L is decreased according to the straight line La until time T2 when the charging current PCS increases. In addition, after time T2 when the charging current PCS increases rapidly, the current limit value L is changed according to a straight line Lb, which has a smaller change per unit time than the change in the charging current PCS at time T2, so that the fluctuations in the current limit value L at each point in time after time T2 are smaller than the fluctuations in the charging current PCS at time T2. In this example, the current limit value is changed according to the straight line Lb until time T4 when the current limit value L reaches the current limit value Lo immediately before time T1.
図15は、比較のため、充電電流PCSの変動に追従して、同じ量だけ値を変化させた時の電流制限値L1(変動が等しい例)を示した。充電電流PCSの変動に追従して同じ量だけ電流制限値を変化させた場合、充電電流PCSが変化すると、その分、電流制限値も変化し、図15に示すように、電流制限値と充電電流PCSの差は、所定値αに維持される。そのため、充電電流PCSが1回に増加できる量は所定値αに制限されることになるので、充電電流PCSが、増加し始めてから元の値に戻るまでの時間(T2~T3)が、図14に比べて長くなり、パワーコンディショナ230に対する要求を満足することが難しいことが理解できる。なお、所定値αは、電析回避のために蓄電素子の温度をもとに決定してもよい。
For comparison, FIG. 15 shows the current limit value L1 (an example of equal fluctuation) when the value is changed by the same amount in accordance with the fluctuation of the charging current PCS. When the current limit value is changed by the same amount in accordance with the fluctuation of the charging current PCS, when the charging current PCS changes, the current limit value also changes accordingly, and as shown in FIG. 15, the difference between the current limit value and the charging current PCS is maintained at a predetermined value α. Therefore, the amount by which the charging current PCS can be increased at one time is limited to the predetermined value α, so the time (T2 to T3) from when the charging current PCS starts to increase until it returns to its original value becomes longer than in FIG. 14, and it can be understood that it is difficult to satisfy the requirements for the
充電電流PCSの変動よりも電流制限値Lの変動を小さくすることで、上述のパワーコンディショナ230に対する要求を満足しつつ、時刻T2における充電電流PCSの急増を緩和することができる。また、エンドユーザーに対する表示値の急変を緩和できる。電流制限値Lは、図14に示す連続的な値に代えて、離散的な値であってもよいし、所定時間毎に(例えば制御周期で)算出されて時間の経過とともに段階的に減少又は増加する値であってもよい。
電流制限値Lは、時間の経過とともに充電電流PCSに追従して減少する時の傾きの絶対値(Laの傾きの絶対値)より、時間の経過とともに充電電流PCSに追従して増加する時の傾きの絶対値(Lbの傾きの絶対値)が、大きいことが好ましい。こうすることで、上述のパワーコンディショナ230に対する要求を満足しやすい。瞬停時以外の、パワーコンディショナ230の動作モードにおいても、例えば太陽光の回復時に早いタイミングで(時刻T3で)充電電流PCSを回復させることができ、蓄電素子を効率良く充電できる。
By making the fluctuation of the current limit value L smaller than the fluctuation of the charging current PCS, it is possible to mitigate a sudden increase in the charging current PCS at time T2 while satisfying the above-mentioned requirements for the
It is preferable that the absolute value of the slope (absolute value of the slope of Lb) of the current limit value L when it increases over time following the charging current PCS is greater than the absolute value of the slope (absolute value of the slope of La) when it decreases over time following the charging current PCS. This makes it easier to satisfy the above-mentioned requirements for the
図14の例では、充電電流PCSは、ステップ状に変化した。図16に示すように、充電電流PCSは、台形状に変化するものでもよい。充電電流PCSが台形状に変化する場合、充電電流PCSの減少時の直線PCSaの傾きの絶対値よりも、電流制限値Lの減少時の直線Laの傾きの絶対値を小さくするとよい。また、充電電流PCSの増加時の直線PCSbの傾きの絶対値よりも、電流制限値Lの減少時の直線Lbの傾きの絶対値を小さくするとよい。また、電流制限値Lは、電析を抑制するため、充電電流PCSが急激に増加する時刻T2での変動を、充電電流PCSの変動よりも、少なくとも小さくするとよい。 In the example of FIG. 14, the charging current PCS changed in a step-like manner. As shown in FIG. 16, the charging current PCS may change in a trapezoidal shape. When the charging current PCS changes in a trapezoidal shape, it is preferable to make the absolute value of the slope of the straight line La when the current limit value L decreases smaller than the absolute value of the slope of the straight line PCSa when the charging current PCS decreases. Also, it is preferable to make the absolute value of the slope of the straight line Lb when the current limit value L decreases smaller than the absolute value of the slope of the straight line PCSb when the charging current PCS increases. Also, in order to suppress electrodeposition, it is preferable to make the fluctuation of the current limit value L at time T2 when the charging current PCS increases suddenly smaller than the fluctuation of the charging current PCS.
図17は、パワーコンディショナ230により実行される充電制御処理のフローチャート図である。充電制御処理は、S100~S130の4つのステップから構成されている。ここでは、太陽光発電パネル210からの充電を考える。蓄電装置250の充電が開始されると、パワーコンディショナ230の制御部235は、充電電流PCSを検出し(S100)、検出した充電電流PCSに基づいて、電流制限値Lを算出する(S110)。そして、制御部235は、電流制限値Lを電流指令値として、蓄電装置250を充電する(S120)。制御部235は、充電と並行して、蓄電装置250の電圧などからSOC(充電状態)を検出し、充電を継続するか否かを、判断する(S130)。充電の継続中は、S100~S130の処理が制御周期で繰り返し実行される。
Figure 17 is a flow chart of the charging control process executed by the
太陽光発電パネル210の発電状態に変化がない場合、充電電流PCSは一定で変動がない。この場合、S110にて、電流制限値Lは、充電電流PCSよりも所定値αだけ大きい値に算出され、蓄電装置250は、一定の充電電流PCSで充電されることになる。
If there is no change in the power generation state of the solar
一方、天候の影響などにより充電電流PCSに変動があった場合、S110にて、制御部235は、充電電流PCSの変動よりも、変動が小さな推移となるように電流制限値Lを算出する。例えば、図14に示す時刻T1にて、充電電流PCSの急激な減少を検出した場合、時刻T1~時刻T2の期間は、直線Laに従って電流制限値Lを変化させる。また、時刻T2にて、充電電流PCSの急激な増加を検出した場合、時刻T2~時刻T4までの期間は、直線Lbに従って電流制限値Lを変化させる。
On the other hand, if there is a fluctuation in the charging current PCS due to weather conditions or the like, in S110 the
このようにすることで、時刻T1にて遮られた太陽光が、時刻T2にて回復しても、充電電流PCSは、電流制限値Lにより制限されるから、太陽光が遮られる前の状態に直ちに復帰せず、電流制限値Lを超えない範囲で段階的に戻るため、充電電流PCSの急増を抑えることが出来る。この充電制御処理は、太陽光発電パネル210の発電状態が変化した時や電力系統300が瞬停した時に、蓄電装置250への充電電力を動的に変動させることが出来る。この充電制御処理は、CCCV充電とは別の充電モードに適用してもいいし、CCCV充電におけるCC領域の充電に適用することも出来る。
また図14の例では、充電電流PCSの減少タイミングと、電流制限値Lの減少タイミングを一致させた。電流制限値Lを減少させるタイミングは、PCSが減少する時刻付近(時刻T1付近)であれば、必ずしも一致している必要はない。また、増加する場合も同様である。
In this way, even if the sunlight blocked at time T1 recovers at time T2, the charging current PCS is limited by the current limit value L, so that it does not immediately return to the state before the sunlight was blocked, but returns stepwise within a range that does not exceed the current limit value L, thereby preventing a sudden increase in the charging current PCS. This charging control process can dynamically vary the charging power to the
14, the timing of the charge current PCS is set to coincide with the timing of the current limit value L. The timing of the current limit value L is not necessarily required to coincide as long as it is near the time when PCS is decreasing (near time T1). The same applies to the case where the current limit value L is increasing.
要約すると、充電制御方法は、以下の構成を有することができる。
(構成1)
充電電力を動的に変動させる、蓄電素子の充電制御方法であって、充電装置からの充電電流に基づいて前記充電電流の電流制限値を算出する算出ステップを有し、前記算出ステップでは、前記電流制限値の変動を、前記充電電流の変動よりも小さい値に算出する、充電制御方法。
(構成2)
前記充電装置からの充電電流が、第1時点で減少し第2時点で回復する場合に、前記電流制限値を、前記第1時点以後減少させ、前記第2時点付近から増加させる、充電制御方法。
(構成3)
前記電流制限値が、前記第1時点以後時間の経過とともに減少する時の傾きより、前記電流制限値が、前記第2時点付近から時間の経過とともに増加する時の傾きが大きい、充電制御方法。
In summary, the charging control method may have the following configuration.
(Configuration 1)
A charging control method for a storage element that dynamically varies a charging power, the charging control method including a calculation step of calculating a current limit value of the charging current based on a charging current from a charging device, wherein in the calculation step, the fluctuation of the current limit value is calculated to be a value smaller than the fluctuation of the charging current.
(Configuration 2)
A charging control method, in which, when a charging current from the charging device decreases at a first time point and recovers at a second time point, the current limit value is decreased after the first time point and increased from around the second time point.
(Configuration 3)
A charging control method, wherein a slope of the current limit value increasing over time from near the second time point is greater than a slope of the current limit value decreasing over time from the first time point.
10...充電装置
50...バッテリ(蓄電装置)
60...組電池
62...リチウムイオン二次電池(蓄電素子)
100...管理装置(充電制御装置)
120...処理部(算出部)
H1...CC領域(第1領域)
H2...電流低減領域(第2領域)
H3...CV領域(第3領域)
10... Charging
60...
100...Management device (charging control device)
120... Processing unit (calculation unit)
H1...CC region (first region)
H2...Current reduction region (second region)
H3...CV region (third region)
Claims (7)
電流制限特性により規定される電流制限値を超えないように、前記蓄電素子の充電電流の電流指令値を算出する算出部を備え、
前記電流制限特性は、
前記蓄電素子の電圧が、CV充電時のCV電圧より低い、第1電圧以下の第1領域では、電流制限値が一定であり、
前記蓄電素子の電圧が、前記第1電圧から前記CV電圧までの第2領域では、電圧が高い程、電流制限値が減少し、
前記電流制限特性は、
前記第1領域における電流制限値と前記第2領域における電流制限値とが、前記蓄電素子の温度に応じて複数設けられ、前記第2領域で電流制限値が電圧の上昇に応じて減少する傾きが、それら複数の電流制限特性で異なり、
前記算出部は、前記第2領域の電流指令値を、前記電流制限特性により規定される電流制限値と過去の電流指令値とに基づいて、前記電流制限値に対して遅れを有する値に算出する、充電制御装置。 A charging control device for a storage element,
A calculation unit calculates a current command value of the charging current of the storage element so as not to exceed a current limit value defined by a current limit characteristic,
The current limiting characteristic is
In a first region where the voltage of the storage element is equal to or lower than a first voltage that is lower than a CV voltage during CV charging, a current limit value is constant;
In a second region in which the voltage of the storage element is from the first voltage to the CV voltage, the higher the voltage, the smaller the current limit value,
The current limiting characteristic is
a current limiting value in the first region and a current limiting value in the second region are provided in a plurality of values according to a temperature of the energy storage element, and a slope at which the current limiting value in the second region decreases in response to an increase in voltage differs among the plurality of current limiting characteristics;
The calculation unit calculates the current command value in the second region to a value having a delay with respect to the current limit value based on a current limit value defined by the current limit characteristic and a past current command value.
前記第2領域において、前記電流制限値は直線で変化する、充電制御装置。 The charge control device according to claim 1,
A charging control device, wherein in the second region, the current limit value changes linearly.
前記算出部は、前記電流制限値と過去の電流指令値を、比率を用いて重み付けして加算することにより、前記蓄電素子に対する充電電流の電流指令値を決定する、充電制御装置。 The charge control device according to claim 1 or 2,
The calculation unit determines a current command value of a charging current for the storage element by weighting and adding the current limit value and a past current command value using a ratio.
前記比率は、前記蓄電素子のOCV-SOC相関を示すOCV曲線のうち、前記第2領域に対応した電圧帯のカーブの大きさにより異なる、充電制御装置。 The charge control device according to claim 3,
The ratio differs depending on the magnitude of a curve of a voltage zone corresponding to the second region in an OCV curve indicating an OCV-SOC correlation of the power storage element.
電流制限特性により規定される電流制限値を超えないように、前記蓄電素子の充電電流の電流指令値を算出する算出ステップを有し、
前記電流制限特性は、
前記蓄電素子の電圧が、CV充電時のCV電圧より低い、第1電圧以下の第1領域では、電流制限値が一定であり、
前記蓄電素子の電圧が、前記第1電圧から前記CV電圧までの第2領域では、電圧が高い程、電流制限値が減少し、
前記電流制限特性は、
前記第1領域における電流制限値と前記第2領域における電流制限値とが、前記蓄電素子の温度に応じて複数設けられ、前記第2領域で電流制限値が電圧の上昇に応じて減少する傾きが、それら複数の電流制限特性で異なり、
前記算出ステップでは、前記第2領域の電流指令値を、前記電流制限特性により規定される電流制限値と過去の電流指令値とに基づいて、前記電流制限値に対して遅れを有する値に算出する、充電制御方法。 A method for controlling charging of a storage element, comprising:
A calculation step of calculating a current command value of the charging current of the storage element so as not to exceed a current limit value defined by a current limit characteristic,
The current limiting characteristic is
In a first region where the voltage of the storage element is equal to or lower than a first voltage that is lower than a CV voltage during CV charging, a current limit value is constant;
In a second region in which the voltage of the storage element is from the first voltage to the CV voltage, the higher the voltage, the smaller the current limit value,
The current limiting characteristic is
a current limiting value in the first region and a current limiting value in the second region are provided in a plurality of values according to a temperature of the energy storage element, and a slope at which the current limiting value in the second region decreases in response to an increase in voltage differs among the plurality of current limiting characteristics;
A charging control method, in which in the calculation step, a current command value in the second region is calculated to be a value having a delay with respect to the current limit value based on a current limit value defined by the current limit characteristic and past current command values.
充電装置からの充電電流に基づいて前記充電電流の電流制限値を算出する算出ステップを有し、
前記算出ステップでは、前記電流制限値の変動を、前記充電電流の変動よりも小さい値に算出し、
前記充電装置からの充電電流が、第1時点で減少し第2時点で回復する場合に、前記電流制限値を、前記第1時点直前の電流制限値を開始点として、前記第1時点から前記第2時点まで直線的に減少させ、前記第2時点から直線的に増加させる、充電制御方法。 A charging control method for a storage element, which dynamically varies charging power, comprising:
A calculation step of calculating a current limit value of the charging current based on a charging current from a charging device,
In the calculation step, the fluctuation of the current limit value is calculated to be smaller than the fluctuation of the charging current;
A charging control method, in which, when the charging current from the charging device decreases at a first time point and recovers at a second time point, the current limit value is linearly decreased from the first time point to the second time point, starting from the current limit value immediately before the first time point, and linearly increased from the second time point.
前記電流制限値が、前記第1時点以後時間の経過とともに減少する時の傾きより、前記電流制限値が、前記第2時点付近から時間の経過とともに増加する時の傾きが大きい、充電制御方法。 The charging control method for a storage element according to claim 6 ,
A charging control method, wherein a slope of the current limit value increasing over time from near the second time point is greater than a slope of the current limit value decreasing over time from the first time point.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2019/036897 WO2020059844A1 (en) | 2018-09-21 | 2019-09-20 | Charging control device, charging control method |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018177319 | 2018-09-21 | ||
| JP2018177319 | 2018-09-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020054224A JP2020054224A (en) | 2020-04-02 |
| JP7502007B2 true JP7502007B2 (en) | 2024-06-18 |
Family
ID=69994261
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019165395A Active JP7502007B2 (en) | 2018-09-21 | 2019-09-11 | Charge control device and charge control method |
| JP2019165394A Active JP7329178B2 (en) | 2018-09-21 | 2019-09-11 | Charging control device, power storage device, charging control method |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019165394A Active JP7329178B2 (en) | 2018-09-21 | 2019-09-11 | Charging control device, power storage device, charging control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP7502007B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026062787A1 (en) * | 2024-09-18 | 2026-03-26 | ビークルエナジージャパン株式会社 | Battery control system |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011004509A (en) | 2009-06-18 | 2011-01-06 | Panasonic Corp | Charge control circuit, battery pack, and charging system |
| JP2011182529A (en) | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Charging apparatus, program |
| JP2012100374A (en) | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Meidensha Corp | Current control device for charger |
| JP2013162699A (en) | 2012-02-08 | 2013-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Distributed power supply system and power conversion apparatus |
| JP2017121149A (en) | 2015-12-29 | 2017-07-06 | 三菱電機株式会社 | Electric power conversion device |
| JP2017169385A (en) | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 株式会社明電舎 | System interconnection device |
| WO2018078975A1 (en) | 2016-10-27 | 2018-05-03 | 株式会社村田製作所 | Power supply device and power storage device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008206259A (en) * | 2007-02-19 | 2008-09-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Charging system, charging device, and battery pack |
-
2019
- 2019-09-11 JP JP2019165395A patent/JP7502007B2/en active Active
- 2019-09-11 JP JP2019165394A patent/JP7329178B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011004509A (en) | 2009-06-18 | 2011-01-06 | Panasonic Corp | Charge control circuit, battery pack, and charging system |
| JP2011182529A (en) | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Charging apparatus, program |
| JP2012100374A (en) | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Meidensha Corp | Current control device for charger |
| JP2013162699A (en) | 2012-02-08 | 2013-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Distributed power supply system and power conversion apparatus |
| JP2017121149A (en) | 2015-12-29 | 2017-07-06 | 三菱電機株式会社 | Electric power conversion device |
| JP2017169385A (en) | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 株式会社明電舎 | System interconnection device |
| WO2018078975A1 (en) | 2016-10-27 | 2018-05-03 | 株式会社村田製作所 | Power supply device and power storage device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2020054224A (en) | 2020-04-02 |
| JP2020078227A (en) | 2020-05-21 |
| JP7329178B2 (en) | 2023-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7094341B2 (en) | Deterioration judgment system and deterioration judgment method for secondary batteries | |
| US11285813B2 (en) | Estimation device for estimating an SOC of an energy storage device, energy storage apparatus including estimation device for estimating an SOC of an energy storage device, and estimation method for estimating an SOC of an energy storage device | |
| JP5741701B2 (en) | Lead-acid battery system | |
| US8938323B2 (en) | Power storage system and method of controlling the same | |
| EP2752955B1 (en) | Power system stabilization system | |
| JP4379480B2 (en) | Charger and charging method | |
| CN105591170B (en) | Battery system | |
| JP6691665B2 (en) | Power storage device, power storage device control method, vehicle | |
| KR102882635B1 (en) | Apparatus and method for controlling power of battery bank | |
| EP4296699A1 (en) | Apparatus for managing open circuit voltage (ocv)-state of charge (soc) profile of battery and method thereof | |
| KR20180031206A (en) | Battery management system and method for protecting a battery from over-discharge | |
| US20120306452A1 (en) | System and method for discharging a high impedance battery | |
| JP6614010B2 (en) | Battery system | |
| JP7502007B2 (en) | Charge control device and charge control method | |
| JP7437605B2 (en) | Charging control device, power storage device, charging control method | |
| JP6773195B2 (en) | Power storage system and computer program | |
| JP6607079B2 (en) | Storage element state estimation device and storage element state estimation method | |
| JP2022139652A (en) | power storage device | |
| WO2020059844A1 (en) | Charging control device, charging control method | |
| JP2013029445A (en) | Battery management device and power supply system | |
| WO2020059843A1 (en) | Charging control device, electricity storage device, charging control method | |
| JP3009677B2 (en) | Battery monitoring device | |
| JP7421732B2 (en) | Management device, management method | |
| WO2026009744A1 (en) | Charging control device, power storage device, and charging control method | |
| JP2004039434A (en) | Lead battery charge control method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20191016 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20191016 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191118 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220520 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230720 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230914 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231214 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240207 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240514 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240606 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7502007 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |