Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7787751B2 - Power System - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7787751B2 - Power System - Google Patents

Power System

Info

Publication number
JP7787751B2
JP7787751B2 JP2022038039A JP2022038039A JP7787751B2 JP 7787751 B2 JP7787751 B2 JP 7787751B2 JP 2022038039 A JP2022038039 A JP 2022038039A JP 2022038039 A JP2022038039 A JP 2022038039A JP 7787751 B2 JP7787751 B2 JP 7787751B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
power
soc
output
long
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
Application number
JP2022038039A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023132618A (en
Inventor
祐輔 伯田
修二 戸村
也寸志 天野
智彦 神保
芳海 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2022038039A priority Critical patent/JP7787751B2/en
Publication of JP2023132618A publication Critical patent/JP2023132618A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7787751B2 publication Critical patent/JP7787751B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

本発明は、電力システムに関する。 The present invention relates to a power system.

充放電可能なバッテリと太陽電池を組み合わせた電力システムにおいて、太陽電池パネルに接続されているパワー・コンディショナ・システム(PCS:Power Conditioning System)からの有効電力出力量とバッテリに接続されている電力制御システムからの充放電量を調整することで電力系統側からの出力抑制指令に追従させることを可能とした構成が開示されている(非特許文献1)。 In a power system that combines a rechargeable battery and solar cells, a configuration has been disclosed that enables compliance with output suppression commands from the power grid by adjusting the amount of active power output from a power conditioning system (PCS) connected to the solar cell panels and the amount of charge and discharge from a power control system connected to the battery (Non-Patent Document 1).

また、容量が大きく出力が小さい容量型バッテリと容量に対する出力の値が大きいパワー型バッテリの2種類のバッテリを採用した複合型の蓄電貯蔵システムが開示されている(特許文献1)。容量型バッテリはリチウムイオン(Li-ion)、ニッケル水素、(Ni-MH)、鉛バッテリ等とされ、パワー型バッテリはキャパシタ等とされている。蓄電貯蓄システムにおいて2種類のバッテリを使用することによって、バッテリが充放電を行う過程において容量劣化が加速する高SOC領域(例えば80%以上)や低SOC領域(例えば20~30%以下)を避けてSOCが50%近傍の領域で動作させることが可能になる。また、電力系統が瞬時的に高電力を必要とする状況下では主にパワー型バッテリから出力し、低出力ではあるが長時間電力を必要とする状況下では主に容量型バッテリから出力する等、用途に応じて種類の異なるバッテリの使い分けができる。 Also disclosed is a hybrid energy storage system that employs two types of batteries: a capacity-type battery with a large capacity and low output, and a power-type battery with a high output relative to its capacity (Patent Document 1). The capacity-type battery is a lithium-ion (Li-ion), nickel-metal hydride (Ni-MH), lead battery, etc., while the power-type battery is a capacitor, etc. By using two types of batteries in an energy storage system, it is possible to operate the battery in an SOC range of around 50%, avoiding high SOC ranges (e.g., 80% or higher) and low SOC ranges (e.g., 20-30% or lower) where capacity degradation accelerates during battery charging and discharging. Furthermore, different types of batteries can be used depending on the application; for example, when the power system requires high power instantaneously, output is primarily from the power-type battery, and when low-output, long-term power is required, output is primarily from the capacity-type battery.

特開2019-198149号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-198149

Hikaru Akutsu, Kenji Hirata, Akihiro Ohori, Nobuyuki Hattori and Yoshito Ohta,”Decentralized Control Approach to Power Curtailment Instruction problem for PV Generation Plants with Storage”,2017 11th Asian Control Conference (ASCC).Hikaru Akutsu, Kenji Hirata, Akihiro Ohori, Nobuyuki Hattori and Yoshito Ohta, “Decentralized Control Approach to Power Curtailment Instruction problem for PV Generation Plants with Storage”, 2017 11th Asian Control Conference (ASCC).

ところで、非特許文献1における電力システムでは、電力会社からのシステム要求電力に追従させることは可能であるが、複数の異種バッテリにおいて高容量・低出力型バッテリと低容量・高出力型バッテリのそれぞれの特性を活かした制御ができない。 Incidentally, the power system in Non-Patent Document 1 is capable of tracking the system power required by the power company, but it is not able to control multiple different types of batteries in a way that takes advantage of the respective characteristics of high-capacity, low-output batteries and low-capacity, high-output batteries.

また、特許文献1における蓄電貯蓄システムでは、特性の異なる異種バッテリを効率的に動作させることは可能であるが、主にシステムを管理する中央サーバがバッテリの情報(SOC等)に基づいてすべてのバッテリの出力を決定する集中制御方式を採用している。特許文献1には、「集中制御方式の代わりに、個々のバッテリ出力を分散制御する方式を採用しても良い」と記載されているが、どのような分散制御方式で制御を行うのか、目標追従性は確保されているのか等の具体的な記載はない。すなわち、分散制御については何ら示唆されておらず、システムの効率的な運用をどのように行うのか不明である。 Furthermore, while the energy storage system in Patent Document 1 is capable of efficiently operating heterogeneous batteries with different characteristics, it employs a centralized control method in which a central server that primarily manages the system determines the output of all batteries based on battery information (such as SOC). Patent Document 1 states that "instead of a centralized control method, a method of decentralized control of individual battery output may be employed," but does not specifically state what type of decentralized control method should be used or whether target tracking is ensured. In other words, there is no suggestion whatsoever about decentralized control, and it is unclear how the system will be operated efficiently.

本発明の1つの態様は、第1バッテリと、前記第1バッテリより低容量及び高出力の第2バッテリと、を含み、システム要求電力値と前記第1バッテリ及び前記第2バッテリの総入出力電力値との差分値を小さくするように前記第1バッテリ及び前記第2バッテリの入出力電力を制御する、電力システムであって、前記第1バッテリのSOCと、前記システム要求電力値における長周期成分及び前記差分値における長周期成分と、の関係に応じて前記第1バッテリの入出力電力を制御し、前記第2バッテリのSOCと、前記システム要求電力値及び前記差分値と、の関係に応じて前記第2バッテリの入出力電力を制御することを特徴とする電力システムである。 One aspect of the present invention is a power system that includes a first battery and a second battery that has a lower capacity and higher output than the first battery, and controls the input/output power of the first battery and the second battery so as to reduce the difference between a system required power value and the total input/output power value of the first battery and the second battery. The power system controls the input/output power of the first battery in accordance with the relationship between the SOC of the first battery and the long-cycle component of the system required power value and the long-cycle component of the difference value, and controls the input/output power of the second battery in accordance with the relationship between the SOC of the second battery and the system required power value and the difference value.

ここで、前記システム要求電力値における長周期成分及び前記差分値における長周期成分が放電要求時を示している場合、前記第1バッテリのSOCが大きいほど前記第1バッテリからの出力電力が大きくなるように制御を行うことが好適である。 Here, when the long-cycle component in the system required power value and the long-cycle component in the difference value indicate a discharge request, it is preferable to perform control so that the output power from the first battery increases as the SOC of the first battery increases.

また、前記システム要求電力値における長周期成分及び前記差分値における長周期成分が充電要求時を示している場合、前記第1バッテリのSOCが大きいほど前記第1バッテリへの入力電力が小さくなるように制御を行うことが好適である。 Furthermore, when the long-cycle component of the system required power value and the long-cycle component of the difference value indicate a time when charging is required, it is preferable to perform control so that the input power to the first battery decreases as the SOC of the first battery increases.

また、前記第1バッテリのSOCに応じて、前記第1バッテリの入出力電力に制限をかけることが好適である。 It is also preferable to limit the input/output power of the first battery depending on the SOC of the first battery.

また、前記システム要求電力値及び前記差分値が放電要求時を示している場合、前記第2バッテリのSOCが大きいほど前記第2バッテリからの出力電力が大きくなるように制御を行うことが好適である。 Furthermore, when the system required power value and the difference value indicate a discharge request, it is preferable to perform control so that the output power from the second battery increases as the SOC of the second battery increases.

また、前記システム要求電力値及び前記差分値が充電要求時を示している場合、前記第2バッテリのSOCが大きいほど前記第2バッテリへの入力電力が小さくなるように制御を行うことが好適である。 Furthermore, when the system required power value and the difference value indicate a charging request, it is preferable to perform control so that the input power to the second battery decreases as the SOC of the second battery increases.

また、前記第2バッテリのSOCに応じて、前記第2バッテリの入出力電力に制限をかけることが好適である。 It is also preferable to limit the input/output power of the second battery depending on the SOC of the second battery.

また、前記第2バッテリのSOCの変動が所定の変動範囲に収まるように前記第2バッテリの入出力を制限することが好適である。 It is also preferable to limit the input and output of the second battery so that fluctuations in the SOC of the second battery fall within a predetermined fluctuation range.

また、前記システム要求電力値における長周期成分及び前記差分値における長周期成分を抽出するローパスフィルタを備えることが好適である。 It is also preferable to provide a low-pass filter that extracts long-period components in the system required power value and the difference value.

本発明によれば、異なる種類のバッテリの特性を生かしつつ、総出力をシステム要求電力に追従させることができる。 This invention makes it possible to make the total output match the system's required power while taking advantage of the characteristics of different types of batteries.

本発明の実施の形態における電力システムの構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a power system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における電力システムの制御ロジックを示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a control logic of the power system according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における電力システムの制御方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a control method for a power system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における第1バッテリの制御方法を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a method for controlling a first battery in the embodiment of the present invention. バッテリモデルを説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a battery model. 本発明の実施の形態におけるゲインの設定方法を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a gain setting method according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における出力指令値の設定方法を説明する図である。5A and 5B are diagrams illustrating a method for setting an output command value according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における第2バッテリの制御方法を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating a control method for a second battery according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における充放電要求量の設定方法を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a method for setting a charge/discharge request amount in an embodiment of the present invention. 本発明の実施例におけるシステム要求電力のパターンを説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a pattern of power required by a system in an embodiment of the present invention. 本発明の実施例におけるシミュレーション結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a simulation result in an example of the present invention. 本発明の実施例におけるシミュレーション結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a simulation result in an example of the present invention.

本発明の実施の形態における電力システム100は、図1に示すように、電力系統10、パワー・コンディショナ・システム(PCS)12、第1バッテリ14及び第2バッテリ16を含んで構成される。電力システム100は、電力系統10側から要求される電力(システム要求電力)に応じて、パワー・コンディショナ・システム12の制御によって2種類の第1バッテリ14及び第2バッテリ16に対して適切に出力電力を分配して出力する。すなわち、中央サーバ等から集中制御を行うことなく、電力システム100に設けられたパワー・コンディショナ・システム12によって分散的に電力制御が行われる。 As shown in FIG. 1, the power system 100 according to an embodiment of the present invention includes a power grid 10, a power conditioner system (PCS) 12, a first battery 14, and a second battery 16. The power system 100 appropriately distributes and outputs output power to the two types of batteries, the first battery 14 and the second battery 16, under the control of the power conditioner system 12, according to the power required by the power grid 10 (system required power). In other words, power control is performed in a decentralized manner by the power conditioner system 12 provided in the power system 100, without centralized control from a central server or the like.

電力システム100は、定置用の蓄電システムとしての運用のみならず、電気自動車、ハイブリッド自動車、航空機等の移動体の電力システムとしても運用することができる。 The power system 100 can be used not only as a stationary power storage system, but also as a power system for mobile vehicles such as electric vehicles, hybrid vehicles, and aircraft.

本実施の形態では、第1バッテリ14は、高容量及び低出力型のバッテリとする。また、第2バッテリ16は、第1バッテリ14よりも低容量及び高出力型のバッテリとする。例えば、第1バッテリ14は、リチウムイオン(Li-ion)バッテリとすることができる。また、例えば、第2バッテリ16は、ニッケル水素(Ni-MH)バッテリとすることができる。なお、本実施の形態では、2つの第2バッテリ16a及び第2バッテリ16bを設けた構成例としている。 In this embodiment, the first battery 14 is a high-capacity, low-output battery. The second battery 16 is a lower-capacity, higher-output battery than the first battery 14. For example, the first battery 14 can be a lithium-ion (Li-ion) battery. The second battery 16 can be a nickel-metal hydride (Ni-MH) battery. This embodiment illustrates a configuration in which two second batteries, 16a and 16b, are provided.

ただし、第1バッテリ14及び第2バッテリ16の種類及び個数は、これらに限定されるものではなく、必要に応じて他の種類のバッテリを採用したり、個数を変更したりしてもよい。 However, the types and numbers of the first battery 14 and second battery 16 are not limited to these, and other types of batteries may be used or the numbers may be changed as needed.

図2は、電力システム100において第1バッテリ14及び第2バッテリ16の総出力をシステム要求電力Pに追従させるための制御ロジックを示す。パワー・コンディショナ・システム12は、当該制御ロジックに基づいて電力システム100における電力の供給や充電を制御する。図3は、本実施の形態における電力システム100の制御方法を示すフローチャートである。 Fig. 2 shows a control logic for making the total output of the first battery 14 and the second battery 16 follow the system required power P r in the power system 100. The power conditioner system 12 controls the supply and charging of power in the power system 100 based on the control logic. Fig. 3 is a flowchart showing a control method for the power system 100 in this embodiment.

ステップS10では、電力系統からのシステム要求電力Pと時定数Tに基づいて、数式(1)に基づいてシステム全体の出力目標電力Pcrを決定する。ここで、時定数Tは、電力伝達や計測を考慮した遅れの時定数である。
In step S10, the output target power Pcr of the entire system is determined based on the system required power Pr from the power grid and the time constant Tp according to equation (1), where Tp is a delay time constant that takes into account power transmission and measurement.

ステップS12では、第1バッテリ14及び第2バッテリ16から電力系統10へ供給される供給電力Pcoの計測が行われる。ここで、供給電力Pcoは、第1バッテリ14及び第2バッテリ16の総出力電力P並びに時定数Tと数式(2)の関係がある。
In step S12, the supply power Pco supplied from the first battery 14 and the second battery 16 to the power grid 10 is measured. Here, the supply power Pco has a relationship with the total output power P of the first battery 14 and the second battery 16 and the time constant Tp as expressed by Equation (2).

なお、第1バッテリ14及び第2バッテリ16の総出力電力Pは、数式(3)によって算出することができる。ここで、第1バッテリ14の出力電力PLi、第2バッテリ16aの出力電力PNi-1、第2バッテリ16bの出力電力PNi-2である。
The total output power P of the first battery 14 and the second battery 16 can be calculated using equation (3), where P Li is the output power of the first battery 14, P Ni-1 is the output power of the second battery 16a, and P Ni-2 is the output power of the second battery 16b.

ステップS14では、数式(4)を用いて出力目標電力Pcrと供給電力Pcoとの差分である電力差分値eを算出する。電力システム100における制御は、供給電力Pcoを出力目標電力Pcrに追従させることであり、すなわち電力差分値eを最小にすることである。
In step S14, a power difference value e, which is the difference between the output target power P cr and the supply power P co , is calculated using equation (4). The control in the power system 100 is to make the supply power P co follow the output target power P cr , that is, to minimize the power difference value e.

ステップS16では、高容量の第1バッテリ14におけるSOCが緩やかに変化するようにシステム要求電力Pの長周期成分に対応させるため、電力差分値eの長周期成分eとシステム要求電力Pの長周期成分Prlを抽出する。長周期成分の抽出は、図2に示すように、例えばローパスフィルタを用いることができる。ここで、長周期とは、10分以上の周期とすることが好適である。高容量の第1バッテリ14における長周期成分に対する処理については後述する。 In step S16, the long-cycle component e1 of the power difference value e and the long-cycle component Prl of the system required power Pr are extracted to correspond to the long-cycle component of the system required power Pr so that the SOC of the high-capacity first battery 14 changes gradually. The long-cycle component can be extracted using, for example, a low-pass filter, as shown in FIG. 2 . Here, the long cycle is preferably a cycle of 10 minutes or more. The processing of the long-cycle component of the high-capacity first battery 14 will be described later.

ステップS18では、システム要求電力Pの短周期成分に加えて、高容量の第1バッテリ14における長周期成分に対する制御によって入出力できなかった不足分に対応させるために第1バッテリ14に対して低容量の第2バッテリ16の制御を行う。ここで、短周期とは、ステップS16における長周期未満の周期とすることが好適である。低容量の第2バッテリ16における短周期成分に対する処理については後述する。 In step S18, in addition to the short-cycle component of the system required power Pr , the low-capacity second battery 16 is controlled relative to the first battery 14 to compensate for the short-cycle component that could not be input or output due to the control of the high-capacity first battery 14 for the long-cycle component. Here, the short cycle preferably refers to a cycle shorter than the long cycle in step S16. The processing of the short-cycle component of the low-capacity second battery 16 will be described later.

電力システム100の制御を続ける場合、ステップS10~ステップS18の処理を繰り返す。 If control of the power system 100 continues, steps S10 to S18 are repeated.

<長周期成分の処理>
図4は、メインルーチンのステップS16において、第1バッテリ14を長周期制御する際の制御方法を示す。電力差分値eの長周期成分e及びシステム要求電力Pの長周期成分Prlを用いて第1バッテリ14を以下のように制御する。
<Processing of long-period components>
4 shows a control method for performing long-cycle control on the first battery 14 in step S16 of the main routine. The first battery 14 is controlled as follows using the long-cycle component e l of the power difference value e and the long-cycle component P rl of the system required power P r .

ステップS20では、電力差分値eの長周期成分e及びシステム要求電力Pの長周期成分Prlを取得する。 In step S20, the long-cycle component e l of the power difference value e and the long-cycle component P rl of the system required power P r are obtained.

ステップS22では、第1バッテリ14のSOCを算出する。バッテリのSOCは、図5に示すバッテリモデルに基づいて算出することができる。すなわち、バッテリの出力電圧Vは、バッテリの開放電圧Vo、内部抵抗R及び出力電流Iを用いて数式(5)によって算出される。また、バッテリの電力Pと出力電流V及び出力電流Iとの関係は数式(6)で表される。
In step S22, the SOC of the first battery 14 is calculated. The SOC of the battery can be calculated based on the battery model shown in FIG. 5. That is, the output voltage V of the battery is calculated by equation (5) using the open circuit voltage Vo, internal resistance R, and output current I of the battery. Furthermore, the relationship between the battery power P and the output current V and output current I is expressed by equation (6).

そして、バッテリのSOCは数式(7)によって表される。ここで、バッテリの容量C、時刻tにおいてバッテリに蓄積されている電気量Q(t)、初期SOCをSOC(0)とする。
The SOC of the battery is expressed by equation (7): where C is the capacity of the battery, Q(t) is the amount of electricity stored in the battery at time t, and SOC(0) is the initial SOC.

ステップS24では、システム要求電力Pの長周期成分Prlの正負号、電力差分値eの長周期成分e及び第1バッテリ14のSOCに基づいてゲインKLiを決定する。ゲインKLiは、図6の設定方法に示すように、システム要求電力Pの長周期成分Prlの正負号、すなわち放電要求時であるか充電要求時であるかに応じて場合分けされて決定される。 In step S24, a gain KLi is determined based on the sign of the long-cycle component Prl of the system required power Pr , the long-cycle component e1 of the power difference value e, and the SOC of the first battery 14. As shown in the setting method in Fig. 6 , the gain KLi is determined depending on the sign of the long-cycle component Prl of the system required power Pr , i.e., whether discharge is required or charge is required.

システム要求電力Pの長周期成分Prlが正のとき、すなわち放電要求時のときには、第1バッテリ14のSOCが所定の下限値以下ではゲインKLiを0とする。これによって、バッテリの容量劣化抑制のために低SOC状態である第1バッテリ14からの放電は停止される。第1バッテリ14のSOCが下限値より大きく、上限値未満ではSOCが増加するにつれてゲインKLiを増加させる。例えば、第1バッテリ14のSOCに比例させてゲインKLiを増加させる。これによって、複数のバッテリ間のSOCが均一になるようにSOCが高いバッテリほど放電出力が大きくなる。第1バッテリ14のSOCが上限値以上ではゲインKLiを上限値に設定する。これによって、バッテリの容量劣化抑制のために高SOC状態である第1バッテリ14からの出力はゲインKLiで決定される上限値に制限される。 When the long-period component P rl of the system required power P r is positive, i.e., when discharge is requested, the gain K Li is set to 0 when the SOC of the first battery 14 is below a predetermined lower limit. This stops discharge from the first battery 14 in a low SOC state to prevent battery capacity degradation. When the SOC of the first battery 14 is greater than the lower limit and less than the upper limit, the gain K Li is increased as the SOC increases. For example, the gain K Li is increased in proportion to the SOC of the first battery 14. This increases the discharge output of the battery with a higher SOC so that the SOCs of the multiple batteries are uniform. When the SOC of the first battery 14 is equal to or greater than the upper limit, the gain K Li is set to the upper limit. This limits the output from the first battery 14 in a high SOC state to the upper limit determined by the gain K Li to prevent battery capacity degradation.

システム要求電力Pの長周期成分Prlが負のとき、すなわち充電要求時のときには、第1バッテリ14のSOCが上限値以上のときはゲインKLiを0とする。これによって、バッテリの容量劣化抑制のために高SOC状態である第1バッテリ14への充電は停止される。第1バッテリ14のSOCが上限値より小さく下限値より大きい場合ではSOCが低下するにつれてゲインKLiを増加させる。例えば、第1バッテリ14のSOCの減少に比例させてゲインKLiを増加させる。これによって、複数のバッテリ間のSOCが均一になるようにSOCが低いバッテリほど充電入力が大きくなる。第1バッテリ14のSOCが下限値以下ではゲインKLiを上限値に設定する。これによって、バッテリの容量劣化抑制のために低SOC状態である第1バッテリ14への充電入力はゲインKLiで決定される上限値に制限される。 When the long-period component P rl of the system required power P r is negative, i.e., when charging is required, the gain K Li is set to 0 if the SOC of the first battery 14 is equal to or higher than the upper limit. As a result, charging of the first battery 14 in a high SOC state is stopped to suppress battery capacity degradation. When the SOC of the first battery 14 is lower than the upper limit and higher than the lower limit, the gain K Li is increased as the SOC decreases. For example, the gain K Li is increased in proportion to the decrease in the SOC of the first battery 14. As a result, the charge input for the battery with a lower SOC is increased so that the SOCs of the multiple batteries are uniform. When the SOC of the first battery 14 is equal to or lower than the lower limit, the gain K Li is set to the upper limit. As a result, the charge input for the first battery 14 in a low SOC state is limited to the upper limit determined by the gain K Li to suppress battery capacity degradation.

なお、SOCの上限値及び下限値は、放電要求時及び充電要求時において同じ値としてもよいし、それぞれ異なる値に設定してもよい。また、SOCの上限値及び下限値は、バッテリ毎にそれぞれ異なる値に設定してもよい。 The upper and lower limits of the SOC may be the same when a discharge request is made and when a charge request is made, or may be set to different values. The upper and lower limits of the SOC may also be set to different values for each battery.

ステップS26では、切替変数ψLiが算出される。すなわち、数式(8)を時間積分することによって切替変数ψLiを算出する。なお、ステップS24の処理によって、第1バッテリ14のSOCが上限値又は下限値に到達した場合には切替変数ψLiは制限される。
In step S26, the switching variable ψ Li is calculated. That is, the switching variable ψ Li is calculated by time-integrating Equation (8). Note that, when the SOC of the first battery 14 reaches the upper limit or the lower limit as a result of the processing in step S24, the switching variable ψ Li is limited.

ステップS28では、第1バッテリ14への出力指令値σLi(ψLi)が決定される。出力指令値σLi(ψLi)は、図7の決定方法に示すように、バッテリの入出力過多を抑制し、計測された供給電力Pcoをシステム全体の出力目標電力Pcrに追従させるためにシステム要求電力Pの長周期成分Prlの正負号、すなわち放電要求時であるか充電要求時であるかに応じて場合分けされて決定される。 In step S28, an output command value σ LiLi ) for the first battery 14 is determined. As shown in the determination method of Fig. 7 , the output command value σ LiLi ) is determined depending on the sign of the long-cycle component P rl of the system required power Pr , i.e., whether discharge is required or charge is required, in order to suppress excessive input/output of the battery and make the measured supply power P co follow the output target power P cr of the entire system.

システム要求電力Pの長周期成分Prlが正のとき、すなわち放電要求時のときには、切替変数ψLiが0以下では出力指令値σLi(ψLi)を0に設定する。すなわち、バッテリが出力過多であり、切替変数ψLiが負になると出力指令値σLi(ψLi)を0に設定することで第1バッテリ14からの放電を停止する。切替変数ψLiが0より大きく所定の上限値未満では、切替変数ψLiが増加するにつれて出力指令値σLi(ψLi)を増加させる。例えば、切替変数ψLiに比例させて出力指令値σLi(ψLi)を増加させる。これによって、切替変数ψLiに応じた第1バッテリ14の放電出力が得られる。切替変数ψLiが上限値以上では出力指令値σLi(ψLi)を上限値に設定する。これによって、バッテリの出力不足が継続を避けることができる。出力指令値σLi(ψLi)を上限値は、バッテリの容量の劣化を抑制できる値に設定することが好適である。また、出力指令値σLi(ψLi)の上限値は、発熱による回路障害を抑制できる値に設定することも好適である。 When the long-period component P rl of the system required power P r is positive, i.e., when discharge is required, the output command value σ LiLi ) is set to 0 when the switching variable ψ Li is 0 or less. In other words, when the battery is over-output and the switching variable ψ Li becomes negative, the output command value σ LiLi ) is set to 0, thereby stopping discharge from the first battery 14. When the switching variable ψ Li is greater than 0 and less than a predetermined upper limit, the output command value σ Li (ψ Li ) is increased as the switching variable ψ Li increases. For example, the output command value σ LiLi ) is increased in proportion to the switching variable ψ Li . This allows the discharge output of the first battery 14 to be obtained according to the switching variable ψ Li . When the switching variable ψ Li is equal to or greater than the upper limit , the output command value σ LiLi ) is set to the upper limit. This makes it possible to prevent the battery from experiencing a continuous shortage of output. It is preferable to set the upper limit of the output command value σ LiLi ) to a value that can prevent the deterioration of the battery capacity. It is also preferable to set the upper limit of the output command value σ LiLi ) to a value that can prevent circuit failure due to heat generation.

システム要求電力Pの長周期成分Prlが負のとき、すなわち充電要求時のときには、切替変数ψLiが0以上では出力指令値σLi(ψLi)を0に設定する。すなわち、バッテリが充電過多であり、切替変数ψLiが正になると出力指令値σLi(ψLi)を0に設定することで第1バッテリ14への充電を停止する。切替変数ψLiが0より小さく所定の下限値より大きい場合、切替変数ψLiが減少するにつれて出力指令値σLi(ψLi)を減少させる。例えば、切替変数ψLiの減少に比例させて出力指令値σLi(ψLi)を減少させる。これによって、切替変数ψLiに応じた第1バッテリ14への充電入力が得られる。切替変数ψLiが下限値以下では出力指令値σLi(ψLi)を下限値に設定する。これによって、バッテリの充電過多の継続を避けることができる。出力指令値σLi(ψLi)の下限値は、バッテリの容量の劣化を抑制できる値に設定することが好適である。 When the long-period component P rl of the system required power P r is negative, i.e., when charging is required, the output command value σ LiLi ) is set to 0 when the switching variable ψ Li is 0 or greater. That is, when the battery is overcharged and the switching variable ψ Li becomes positive, the output command value σ LiLi ) is set to 0, thereby stopping charging of the first battery 14. When the switching variable ψ Li is less than 0 and greater than a predetermined lower limit, the output command value σ LiLi ) is decreased as the switching variable ψ Li decreases. For example, the output command value σ LiLi ) is decreased in proportion to the decrease in the switching variable ψ Li . This allows the charging input to the first battery 14 to be obtained according to the switching variable ψ Li . When the switching variable ψ Li is equal to or less than the lower limit, the output command value σ LiLi ) is set to the lower limit. This makes it possible to prevent the battery from being continuously overcharged. It is preferable to set the lower limit of the output command value σ LiLi ) to a value that can suppress deterioration of the battery capacity.

ステップS30では、出力指令値σLi(ψLi)に応じて第1バッテリ14を制御する。すなわち、ステップS28において設定された出力指令値σLi(ψLi)に対応するように第1バッテリ14に対する充放電が制御される。システム要求電力Pの長周期成分Prlが正のとき、すなわち放電要求時のときには、第1バッテリ14からの放電は0から出力指令値σLi(ψLi)の上限値に対応する出力電力PLi-outの範囲において放電制御が行われる。システム要求電力Pの長周期成分Prlが負のとき、すなわち充電要求時のときには、第1バッテリ14への充電は0から下限値に対応する充電電力PLi-inの範囲において充電制御が行われる。この充放電制御を行うための第1バッテリ14の電流値は、数式(5)及び数式(6)を用いて算出することができる。また、第1バッテリ14の充放電によるSOCの変化は数式(7)にて算出される。当該SOCの算出値は、ステップS24の処理にフィードバックされる。 In step S30, the first battery 14 is controlled in accordance with the output command value σ LiLi ). That is, charging and discharging of the first battery 14 are controlled so as to correspond to the output command value σ LiLi ) set in step S28. When the long-cycle component P rl of the system required power P r is positive, i.e., when discharging is requested, discharging from the first battery 14 is controlled in a range from 0 to the output power P Li-out corresponding to the upper limit value of the output command value σ LiLi ). When the long-cycle component P rl of the system required power P r is negative, i.e., when charging is requested, charging of the first battery 14 is controlled in a range from 0 to the charging power P Li-in corresponding to the lower limit value. The current value of the first battery 14 for performing this charging and discharging control can be calculated using equations (5) and (6). Furthermore, the change in SOC due to charging and discharging of the first battery 14 is calculated using equation (7). The calculated value of the SOC is fed back to the process of step S24.

なお、本実施の形態では第1バッテリ14を1つ設けた構成としたが、複数の第1バッテリ14を設けた場合にはバッテリ毎に上記処理を行えばよい。 In this embodiment, one first battery 14 is provided, but if multiple first batteries 14 are provided, the above processing can be performed for each battery.

<短周期成分の処理>
図8は、メインルーチンのステップS18において、第2バッテリ16を短周期制御する際の制御方法を示す。システム要求電力P及び電力差分値eを用いて第2バッテリ16を以下のように制御する。
<Processing of short-period components>
8 shows a control method for short-cycle control of the second battery 16 in step S18 of the main routine. The second battery 16 is controlled as follows using the system required power P r and the power difference value e.

ステップS32では、システム要求電力P及び電力差分値eを取得する。ステップS34では、第2バッテリ16のSOCを算出する。バッテリのSOCは、上記の長周期成分の処理と同様に算出することができる。 In step S32, the system required power P r and the power difference value e are acquired. In step S34, the SOC of the second battery 16 is calculated. The SOC of the battery can be calculated in the same manner as in the processing of the long-period component described above.

ステップS36では、システム要求電力Pの正負号、電力差分値e及び第2バッテリ16のSOCに基づいてゲインKNiを決定する。ゲインKNiは、図6の設定方法に示すように、システム要求電力Pの正負号、すなわち放電要求時であるか充電要求時であるかに応じて場合分けされて決定される。 In step S36, a gain KNi is determined based on the sign of the system required power Pr , the power difference value e, and the SOC of the second battery 16. As shown in the setting method in FIG. 6 , the gain KNi is determined depending on the sign of the system required power Pr , i.e., whether discharging is required or charging is required.

システム要求電力Pが正のとき、すなわち放電要求時のときには、第2バッテリ16のSOCが所定の下限値以下ではゲインKNiを0とする。これによって、バッテリの容量劣化抑制のために低SOC状態である第2バッテリ16からの放電は停止される。第2バッテリ16のSOCが下限値より大きく、上限値未満ではSOCが増加するにつれてゲインKNiを増加させる。例えば、第2バッテリ16のSOCに比例させてゲインKNiを増加させる。これによって、複数のバッテリ間のSOCが均一になるようにSOCが高いバッテリほど放電出力が大きくなる。第2バッテリ16のSOCが上限値以上ではゲインKNiを上限値に設定する。これによって、バッテリの容量劣化抑制のために高SOC状態である第2バッテリ16からの出力はゲインKNiで決定される上限値に制限される。 When the system required power Pr is positive, i.e., when discharge is requested, the gain K Ni is set to 0 if the SOC of the second battery 16 is below a predetermined lower limit. This stops discharge from the second battery 16, which is in a low SOC state, to suppress battery capacity degradation. When the SOC of the second battery 16 is greater than the lower limit and less than the upper limit, the gain K Ni is increased as the SOC increases. For example, the gain K Ni is increased in proportion to the SOC of the second battery 16. This increases the discharge output of a battery with a higher SOC so that the SOCs of the multiple batteries are uniform. When the SOC of the second battery 16 is equal to or greater than the upper limit, the gain K Ni is set to the upper limit. This limits the output from the second battery 16, which is in a high SOC state, to the upper limit determined by the gain K Ni to suppress battery capacity degradation.

システム要求電力Pが負のとき、すなわち充電要求時のときには、第2バッテリ16のSOCが上限値以上のときはゲインKNiを0とする。これによって、バッテリの容量劣化抑制のために高SOC状態である第2バッテリ16への充電は停止される。第2バッテリ16のSOCが上限値より小さく下限値より大きい場合ではSOCが低下するにつれてゲインKNiを増加させる。例えば、第2バッテリ16のSOCの減少に比例させてゲインKNiを増加させる。これによって、複数のバッテリ間のSOCが均一になるようにSOCが低いバッテリほど充電入力が大きくなる。第2バッテリ16のSOCが下限値以下ではゲインKNiを上限値に設定する。これによって、バッテリの容量劣化抑制のために低SOC状態である第2バッテリ16への充電入力はゲインKNiで決定される上限値に制限される。 When the system required power Pr is negative, i.e., when charging is requested, the gain K Ni is set to 0 if the SOC of the second battery 16 is equal to or higher than the upper limit. As a result, charging of the second battery 16, which is in a high SOC state, is stopped to suppress battery capacity degradation. When the SOC of the second battery 16 is lower than the upper limit and higher than the lower limit, the gain K Ni is increased as the SOC decreases. For example, the gain K Ni is increased in proportion to the decrease in the SOC of the second battery 16. As a result, the charge input is increased for batteries with lower SOCs so that the SOCs of the multiple batteries are uniform. When the SOC of the second battery 16 is equal to or lower than the lower limit, the gain K Ni is set to the upper limit. As a result, the charge input to the second battery 16, which is in a low SOC state, is limited to the upper limit determined by the gain K Ni to suppress battery capacity degradation.

なお、SOCの上限値及び下限値は、放電要求時及び充電要求時において同じ値としてもよいし、それぞれ異なる値に設定してもよい。また、SOCの上限値及び下限値は、バッテリ毎にそれぞれ異なる値に設定してもよい。 The upper and lower limits of the SOC may be the same when a discharge request is made and when a charge request is made, or may be set to different values. The upper and lower limits of the SOC may also be set to different values for each battery.

ステップS38では、切替変数ψNiが算出される。すなわち、数式(9)を時間積分することによって切替変数ψNiを算出する。なお、ステップS36の処理によって、第2バッテリ16のSOCが上限値又は下限値に到達した場合には切替変数ψNiは制限される。
In step S38, the switching variable ψ Ni is calculated. That is, the switching variable ψ Ni is calculated by time-integrating Equation (9). Note that, when the SOC of the second battery 16 reaches the upper limit or the lower limit as a result of the processing in step S36, the switching variable ψ Ni is limited.

ステップS40では、第2バッテリ16への出力指令値σNi(ψNi)が決定される。出力指令値σNi(ψNi)は、図7の決定方法に示すように、バッテリの入出力過多を抑制し、計測された供給電力Pcoをシステム全体の出力目標電力Pcrに追従させるためにシステム要求電力Pの正負号、すなわち放電要求時であるか充電要求時であるかに応じて場合分けされて決定される。 In step S40, an output command value σ NiNi ) for the second battery 16 is determined. As shown in the determination method of Fig. 7, the output command value σ NiNi ) is determined depending on the sign of the system required power Pr, i.e., whether discharge is required or charge is required, in order to suppress excessive input/output of the battery and make the measured supply power P co follow the output target power P cr of the entire system.

システム要求電力Pが正のとき、すなわち放電要求時のときには、切替変数ψNiが0以下では出力指令値σNi(ψNi)を0に設定する。すなわち、バッテリが出力過多であり、切替変数ψNiが負になると出力指令値σNi(ψNi)を0に設定することで第2バッテリ16からの放電を停止する。切替変数ψNiが0より大きく所定の上限値未満では、切替変数ψNiが増加するにつれて出力指令値σNi(ψNi)を増加させる。例えば、切替変数ψNiに比例させて出力指令値σNi(ψNi)を増加させる。これによって、切替変数ψNiに応じた第2バッテリ16の放電出力が得られる。切替変数ψNiが上限値以上では出力指令値σNi(ψNi)を上限値に設定する。これによって、バッテリの出力不足が継続を避けることができる。出力指令値σNi(ψNi)の上限値は、バッテリの容量の劣化を抑制できる値に設定することが好適である。また、出力指令値σNi(ψNi)の上限値は、発熱による回路障害を抑制できる値に設定することも好適である。 When the system required power P r is positive, i.e., when discharge is required, the output command value σ NiNi ) is set to 0 if the switching variable ψ Ni is 0 or less. In other words, when the battery is over-output and the switching variable ψ Ni becomes negative, the output command value σ NiNi ) is set to 0, thereby stopping discharge from the second battery 16. When the switching variable ψ Ni is greater than 0 and less than a predetermined upper limit, the output command value σ NiNi ) is increased as the switching variable ψ Ni increases. For example, the output command value σ NiNi ) is increased in proportion to the switching variable ψ Ni . This makes it possible to obtain a discharge output of the second battery 16 that corresponds to the switching variable ψ Ni . When the switching variable ψ Ni is equal to or greater than the upper limit, the output command value σ NiNi ) is set to the upper limit. This makes it possible to avoid a continuation of insufficient battery output. The upper limit of the output command value σ NiNi ) is preferably set to a value that can suppress deterioration of the battery capacity, and is also preferably set to a value that can suppress circuit failure due to heat generation.

システム要求電力Pが負のとき、すなわち充電要求時のときには、切替変数ψNiが0以上では出力指令値σNi(ψNi)を0に設定する。すなわち、バッテリが充電過多であり、切替変数ψNiが正になると出力指令値σNi(ψNi)を0に設定することで第2バッテリ16への充電を停止する。切替変数ψNiが0より小さく所定の下限値より大きい場合、切替変数ψNiが減少するにつれて出力指令値σNi(ψNi)を減少させる。例えば、切替変数ψNiの減少に比例させて出力指令値σNi(ψNi)を減少させる。これによって、切替変数ψNiに応じた第2バッテリ16への充電入力が得られる。切替変数ψNiが下限値以下では出力指令値σNi(ψNi)を下限値に設定する。これによって、バッテリの充電過多の継続を避けることができる。出力指令値σNi(ψNi)の下限値は、バッテリの容量の劣化を抑制できる値に設定することが好適である。 When the system required power P r is negative, i.e., when charging is required, the output command value σ NiNi ) is set to 0 when the switching variable ψ Ni is 0 or greater. That is, when the battery is overcharged and the switching variable ψ Ni becomes positive, the output command value σ NiNi ) is set to 0, thereby stopping charging of the second battery 16. When the switching variable ψ Ni is less than 0 and greater than a predetermined lower limit, the output command value σ NiNi ) is decreased as the switching variable ψ Ni decreases. For example, the output command value σ NiNi ) is decreased in proportion to the decrease in the switching variable ψ Ni . This allows the charging input to the second battery 16 to be obtained according to the switching variable ψ Ni . When the switching variable ψ Ni is equal to or less than the lower limit, the output command value σ NiNi ) is set to the lower limit. This makes it possible to prevent the battery from continuing to be overcharged. The lower limit of the output command value σ NiNi ) is preferably set to a value that can suppress deterioration of the battery capacity.

ステップS42では、充放電要求量Pchrgを設定する。すなわち、図9に示すように、低容量である第2バッテリ16が容量劣化し易い高SOC領域や低SOC領域に入らず、SOCの中央領域付近で動作できるように充放電要求量Pchrgを設定する。SOCの中央領域は、例えば、第2バッテリ16の最大SOCの50%以上60%以下の範囲に設定することが好適である。第2バッテリ16のSOCが当該中央領域よりも大きい場合には第2バッテリ16を強制的に放電させ、当該中央領域よりも小さい場合には第2バッテリ16を強制的に充電させる。 In step S42, the charge/discharge demand amount P chrg is set. That is, as shown in FIG. 9 , the charge/discharge demand amount P chrg is set so that the second battery 16, which has a low capacity, does not enter the high SOC region or the low SOC region where capacity degradation is likely to occur, but operates near the central SOC region. The central SOC region is preferably set to, for example, a range of 50% to 60% of the maximum SOC of the second battery 16. If the SOC of the second battery 16 is higher than the central region, the second battery 16 is forcibly discharged, and if the SOC is lower than the central region, the second battery 16 is forcibly charged.

ステップS44では、出力指令値σNi(ψNi)及び充放電要求量Pchrgに応じて第2バッテリ16を制御する。すなわち、ステップS40において設定された出力指令値σNi(ψNi)にステップS42において設定された充放電要求量Pchrgを加算して第2バッテリ16に対する出力指令値とする。システム要求電力Pが正のとき、すなわち放電要求時のときには、第2バッテリ16からの放電は、0から出力指令値σNi(ψNi)の上限値と充放電要求量Pchrgとを加算した出力電力PNi-outの範囲において放電制御が行われる。システム要求電力Pが負のとき、すなわち充電要求時のときには、第2バッテリ16への充電は、0から出力指令値σNi(ψNi)の下限値と充放電要求量Pchrgとを加算した充電電力PNi-inの範囲において充電制御が行われる。この充放電制御を行うための第2バッテリ16の電流値は、数式(5)及び数式(6)を用いて算出することができる。また、第2バッテリ16の充放電によるSOCの変化は数式(7)にて算出される。当該SOCの算出値は、ステップS36の処理にフィードバックされる。 In step S44, the second battery 16 is controlled in accordance with the output command value σ NiNi ) and the charge/discharge request amount P chrg . That is, the output command value for the second battery 16 is obtained by adding the charge/discharge request amount P chrg set in step S42 to the output command value σ NiNi ) set in step S40. When the system required power P r is positive, that is, when discharge is requested, discharge from the second battery 16 is controlled in a range from 0 to an output power P Ni-out obtained by adding the upper limit of the output command value σ NiNi ) and the charge/discharge request amount P chrg . When the system required power P r is negative, that is, when charge is requested, charge to the second battery 16 is controlled in a range from 0 to a charge power P Ni-in obtained by adding the lower limit of the output command value σ NiNi ) and the charge/discharge request amount P chrg . The current value of the second battery 16 for performing this charge/discharge control can be calculated using formulas (5) and (6). The change in SOC due to the charge/discharge of the second battery 16 is calculated using formula (7). The calculated SOC value is fed back to the processing of step S36.

なお、本実施の形態では第2バッテリ16を2つ設けた構成としたが、複数の第2バッテリ16についてバッテリ毎に上記処理を行えばよい。 In this embodiment, two second batteries 16 are provided, but the above processing can be performed for each of multiple second batteries 16.

<実施例>
本実施例では、図10に示すように、+17kW~-17kWの電力幅で変化する1時間の長周期成分に+30kW~-30kWの電力幅で変化する1分の短周期成分を重畳させたパターンでシステム要求電力Pが変化する場合の電力システム100の制御についてシミュレーションを行った。
<Example>
In this example, a simulation was performed on the control of the power system 100 when the system required power P r changes in a pattern in which a one-minute short-period component that changes in a power range of +30 kW to −30 kW is superimposed on a one-hour long-period component that changes in a power range of +17 kW to −17 kW, as shown in FIG. 10 .

電力システム100には、第1バッテリ14として1個のリチウムイオン(Li-ion)バッテリと第2バッテリ16として2個のニッケル水素(Ni-MH)バッテリが設けられた構成とした。第1バッテリ14であるリチウムイオン(Li-ion)バッテリの初期SOCは70%とした。第2バッテリ16であるニッケル水素(Ni-MH)バッテリの入力制限は1個当たり-25kW及び出力制限は1個当たり+25kWとし、初期SOCは2個共に60%、中心SOCは2個共に60%とした。 The power system 100 is configured with one lithium-ion (Li-ion) battery as the first battery 14 and two nickel-metal hydride (Ni-MH) batteries as the second batteries 16. The initial SOC of the lithium-ion (Li-ion) battery serving as the first battery 14 is set to 70%. The input limit of the nickel-metal hydride (Ni-MH) batteries serving as the second batteries 16 is set to -25 kW per battery, and the output limit is set to +25 kW per battery. The initial SOC of both batteries is set to 60%, and the center SOC of both batteries is set to 60%.

システム要求電力P及び電力差分値eの長周期成分の抽出に用いるローパスフィルタとしてバターワースフィルタを適用した。バターワースフィルタのフィルタ特性は数式(10)で表される。バターワースフィルタの次数nは5、カットオフ周波数ωは30ω(ただし、ωは長周期成分の基本波周波数:ω=2πf,f=1/1時間=1/3600Hz)とした。
A Butterworth filter was used as a low-pass filter to extract the long-period components of the system required power P r and the power differential value e. The filter characteristics of the Butterworth filter are expressed by Equation (10). The order n of the Butterworth filter was set to 5, and the cutoff frequency ω c was set to 30ω 0 (where ω 0 is the fundamental frequency of the long-period component: ω 0 = 2πf 0 , f 0 = 1/1 time = 1/3600 Hz).

図11及び図12は、本実施例におけるシミュレーションの結果を示す。図11の領域Aに示すように、出力目標電力Pcrと供給電力Pcoとが異なる区間が存在するものの、シミュレーションをおこなったほぼ全域において出力目標電力Pcrと供給電力Pcoとが一致するように制御が行われた。領域Aにおいて出力目標電力Pcrと供給電力Pcoに差が生じた原因としては、図11の領域Bに示すように、ローパスフィルタを適用した後のシステム要求電力Pの長周期成分Prlの時間変化において制御の切り替わりに遅延が発生したために本来は充電されるべき第1バッテリ14であるリチウムイオン(Li-ion)バッテリが放電したためと考えられる。 11 and 12 show the results of a simulation in this example. As shown in region A in Fig. 11 , there are sections where the output target power P cr and the supply power P co differ, but control was performed so that the output target power P cr and the supply power P co matched over almost the entire range in which the simulation was performed. The reason for the difference between the output target power P cr and the supply power P co in region A is thought to be that, as shown in region B in Fig. 11 , a delay in control switching occurred in the time change of the long-period component P rl of the system required power P r after application of the low-pass filter, causing the lithium-ion (Li-ion) battery, which is the first battery 14, to be charged, to discharge.

また、図12に示すように、第1バッテリ14であるリチウムイオン(Li-ion)バッテリのSOCは設定した1時間の長周期に同期して変化し、第2バッテリ16であるニッケル水素(Ni-MH)バッテリは設定した1分の短周期に同期して変化した。また、第2バッテリ16であるニッケル水素(Ni-MH)バッテリのSOCの変化の幅は、50%~60%の範囲に十分収まった。 Furthermore, as shown in Figure 12, the SOC of the lithium ion (Li-ion) battery, which is the first battery 14, changed in synchronization with the set long cycle of one hour, while the SOC of the nickel metal hydride (Ni-MH) battery, which is the second battery 16, changed in synchronization with the set short cycle of one minute. Furthermore, the range of change in the SOC of the nickel metal hydride (Ni-MH) battery, which is the second battery 16, was well within the range of 50% to 60%.

以上のように、長周期成分の放電と充電の切り替わりにおいて若干の遅延が見られたものの、第1バッテリ14及び第2バッテリ16の異なる種類のバッテリの特性を生かしつつ、出力目標電力Pcrに対して供給電力Pcoを適切に追従させることができる。 As described above, although a slight delay was observed in switching between discharging and charging of the long-period component, it is possible to make the supply power Pco appropriately track the output target power Pcr while taking advantage of the characteristics of the different types of batteries, the first battery 14 and the second battery 16.

また、中央サーバからの集中制御方式に頼ることなく、電力システム100の各々において分散的に異なる種類のバッテリの特性を生かした電力の供給及び充電を行うことが可能になる。 In addition, it becomes possible to supply and charge power in a decentralized manner in each power system 100, taking advantage of the characteristics of different types of batteries, without relying on a centralized control system from a central server.

10 電力系統、12 パワー・コンディショナ・システム、14 第1バッテリ、16(16a,16b) 第2バッテリ、100 電力システム。 10 Power system, 12 Power conditioner system, 14 First battery, 16 (16a, 16b) Second battery, 100 Power system.

Claims (9)

第1バッテリと、前記第1バッテリより低容量及び高出力の第2バッテリと、を含み、システム要求電力値と前記第1バッテリ及び前記第2バッテリの総入出力電力値との差分値を小さくするように前記第1バッテリ及び前記第2バッテリの入出力電力を制御する、電力システムであって、
前記第1バッテリのSOCと、前記システム要求電力値における長周期成分及び前記差分値における長周期成分と、の関係に応じて前記第1バッテリの入出力電力を制御し、
前記第2バッテリのSOCと、前記システム要求電力値及び前記差分値と、の関係に応じて前記第2バッテリの入出力電力を制御することを特徴とする電力システム。
1. A power system including a first battery and a second battery having a lower capacity and a higher output than the first battery, the power system controlling input/output power of the first battery and the second battery so as to reduce a difference between a system required power value and a total input/output power value of the first battery and the second battery,
controlling the input/output power of the first battery according to a relationship between an SOC of the first battery, a long-cycle component in the system required power value, and a long-cycle component in the difference value;
A power system comprising: a power system that controls input/output power of the second battery according to a relationship between an SOC of the second battery, the system required power value, and the difference value.
請求項1に記載の電力システムであって、
前記システム要求電力値における長周期成分及び前記差分値における長周期成分が放電要求時を示している場合、前記第1バッテリのSOCが大きいほど前記第1バッテリからの出力電力が大きくなるように制御を行うことを特徴とする電力システム。
2. The power system of claim 1,
a power system configured to perform control such that, when the long-period component in the system required power value and the long-period component in the difference value indicate a discharge request time, the output power from the first battery increases as the SOC of the first battery increases.
請求項1又は2に記載の電力システムであって、
前記システム要求電力値における長周期成分及び前記差分値における長周期成分が充電要求時を示している場合、前記第1バッテリのSOCが大きいほど前記第1バッテリへの入力電力が小さくなるように制御を行うことを特徴とする電力システム。
3. The power system according to claim 1 or 2,
a power system, characterized in that, when the long-cycle component in the system required power value and the long-cycle component in the difference value indicate a time when charging is required, control is performed so that the input power to the first battery becomes smaller as the SOC of the first battery becomes larger.
請求項1~3のいずれか1項に記載の電力システムであって、
前記第1バッテリのSOCに応じて、前記第1バッテリの入出力電力に制限をかけることを特徴とする電力システム。
The power system according to any one of claims 1 to 3,
1. A power system comprising: a power supply system for supplying a power to and from the first battery in accordance with an SOC of the first battery;
請求項1~4のいずれか1項に記載の電力システムであって、
前記システム要求電力値及び前記差分値が放電要求時を示している場合、前記第2バッテリのSOCが大きいほど前記第2バッテリからの出力電力が大きくなるように制御を行うことを特徴とする電力システム。
The power system according to any one of claims 1 to 4,
a power system configured to perform control such that, when the system required power value and the difference value indicate a discharge request time, the output power from the second battery increases as the SOC of the second battery increases.
請求項1又は2に記載の電力システムであって、
前記システム要求電力値及び前記差分値が充電要求時を示している場合、前記第2バッテリのSOCが大きいほど前記第2バッテリへの入力電力が小さくなるように制御を行うことを特徴とする電力システム。
3. The power system according to claim 1 or 2,
a power system, characterized in that, when the system required power value and the difference value indicate a time when charging is required, control is performed so that the input power to the second battery becomes smaller as the SOC of the second battery becomes higher.
請求項1~6のいずれか1項に記載の電力システムであって、
前記第2バッテリのSOCに応じて、前記第2バッテリの入出力電力に制限をかけることを特徴とする電力システム。
The power system according to any one of claims 1 to 6,
10. A power system comprising: a power supply system for supplying a power to and from the second battery in accordance with an SOC of the second battery;
請求項1~7のいずれか1項に記載の電力システムであって、
前記第2バッテリのSOCの変動が所定の変動範囲に収まるように前記第2バッテリの入出力を制限することを特徴とする電力システム。
The power system according to any one of claims 1 to 7,
10. A power system comprising: a power supply that limits input and output of the second battery so that fluctuations in SOC of the second battery fall within a predetermined fluctuation range.
請求項1~8のいずれか1項に記載の電力システムであって、
前記システム要求電力値における長周期成分及び前記差分値における長周期成分を抽出するローパスフィルタを備えることを特徴とする電力システム。
The power system according to any one of claims 1 to 8,
A power system comprising a low-pass filter that extracts long-cycle components in the system required power value and long-cycle components in the difference value.
JP2022038039A 2022-03-11 2022-03-11 Power System Active JP7787751B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022038039A JP7787751B2 (en) 2022-03-11 2022-03-11 Power System

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022038039A JP7787751B2 (en) 2022-03-11 2022-03-11 Power System

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023132618A JP2023132618A (en) 2023-09-22
JP7787751B2 true JP7787751B2 (en) 2025-12-17

Family

ID=88065040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022038039A Active JP7787751B2 (en) 2022-03-11 2022-03-11 Power System

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7787751B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011205824A (en) 2010-03-26 2011-10-13 Tokyo Electric Power Co Inc:The Power storage system
JP2011234563A (en) 2010-04-28 2011-11-17 Toshiba Corp Storage battery control system and storage battery control method
JP2019198149A (en) 2018-05-08 2019-11-14 株式会社日立製作所 Composite power storage system and power storage method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011205824A (en) 2010-03-26 2011-10-13 Tokyo Electric Power Co Inc:The Power storage system
JP2011234563A (en) 2010-04-28 2011-11-17 Toshiba Corp Storage battery control system and storage battery control method
JP2019198149A (en) 2018-05-08 2019-11-14 株式会社日立製作所 Composite power storage system and power storage method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023132618A (en) 2023-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109713740B (en) Active equalization architecture and active equalization method of battery management system
CN109121447B (en) Power supply system, control system, and power control method for power supply system
EP2966751A1 (en) Secondary cell system having plurality of cells, and method for distributing charge/discharge electric power
JP2017131102A (en) Battery pack charging apparatus and method
US8760118B2 (en) System and method for charging and discharging a Li-ion battery
JP2006345634A (en) Storage device control device
Rezkalla et al. Grid frequency support by single-phase electric vehicles employing an innovative virtual inertia controller
CN109494771A (en) New energy power slide control based on the prediction of supercapacitor state-of-charge
Boles et al. Battery energy storage emulation in a converter-based power system emulator
JP7787751B2 (en) Power System
CN120414652B (en) State of charge balancing control method and related equipment for grid-type energy storage units
JP2017162721A (en) Cell balance circuit control device and cell balance circuit control method
KR102677447B1 (en) Apparatus and Method for battery pack charging
CN114142492A (en) Generator set system, generator set frequency modulation method and device and storage medium
Brivio et al. Analysis of lithium-ion cells performance, through novel test protocol for stationary applications
Thounthong et al. Performance investigation of high-energy high-power densities storage devices by li-ion battery and supercapacitor for fuel cell/photovoltaic hybrid power plant for autonomous system applications
Noh et al. Optimal design of hybrid battery energy storage system for minimizing the number of batteries with high efficiency control algorithm based on fuzzy logic
JP2006340447A (en) Storage device control device
De Beer et al. Influences of energy throughput on the life of various battery technologies
CN112744084B (en) Torque control method and device, vehicle, electronic device, and storage medium
Li et al. Development of control strategy to increase the lifetime of grid-connected Li-ion battery
Alam et al. An efficient voltage compensation and SoC-based power management in DC microgrid
Luo et al. Modeling and Application of Battery Energy Storage System in Large Optical Storage Power Station
Lavety et al. Electro-thermal model for non-dissipative reflex charging
CN117175646B (en) Energy storage participation primary frequency modulation control method and system for hybrid energy storage system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20250127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20251119

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: 20251202

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20251205

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7787751

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150