TW201427232A - 電能儲存裝置 - Google Patents

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Fumikazu Takahashi
Kimiaki Taniguchi
Shouichi Hirota
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Hitachi Ltd
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Abstract

關於電能儲存裝置等，實現對控制電路之有效供電裝置之結構。本實施例之電能儲存裝置(1A)包含：電能儲存電池(2)；可連接電源的輸入/輸出端子(3)；電能儲存電池(2)與端子(3)之間的電力轉換裝置(4)；控制單元(50)，包含對電能儲存電池(2)之充/放電進行控制之控制電路(5)；第一DC/DC轉換器(61)，連接於電能儲存電池(2)與電力轉換裝置(4)之間的第一節點，並輸出第一電壓(V1)；第二DC/DC轉換器(62)，連接於電力轉換裝置(4)內部之第二節點，並輸出第二電壓(V2)；第一二極體(71)，連接於第一DC/DC轉換器(61)與控制電路(5)之間；以及第二二極體(72)，連接於第二DC/DC轉換器(62)與控制電路(5)之間，且第一電壓(V1)與第二電壓(V2)不同。

Description

電能儲存裝置
本發明係有關於一種利用二次電池或電能儲存電池之電能儲存裝置等的技術。又，本發明係有關於一種電能儲存電池之充/放電(充電及放電)之控制等。
有一種電能儲存裝置或電能儲存系統，其具備包含鋰離子二次電池等之電能儲存電池，並控制電能儲存電池之充/放電。此種電能儲存裝置中，作為運轉狀態，例如於充電模式時，藉由來自系統電源之交流(AC)輸入，進行電力供給，以對電能儲存電池進行充電，並於放電模式時，藉由包括來自電能儲存電池之放電所產生之直流(DC)輸出，來對電氣設備等電力負載供給電力。電能儲存裝置所具備之控制電路，或包含監控電能儲存電池之狀態的一控制單元，其控制電能儲存電池之充/放電。
日本專利特開2012-175801號公報(專利文獻1)、日本專利特開2008-54473號公報(專利文獻2)等為上述相關之先前技術範例。
於專利文獻1(「電能儲存系統」)中，有「提供一種電能儲存系統，可提高系統效率，此外，可於停電時防止電能儲存電池之過放電，並且於停電恢復時可自動重新開始動作」等之記載。另外，又有「電能儲存系統10具備電能儲存電池13、電力轉換裝置14及電能儲存系統控制器17，電能儲存系統控制器17執行控制，以利用夜晚之指定時段之電力對電 能儲存電池13進行充電，並於白天自電能儲存電池13進行放電，於未進行電能儲存電池13之充/放電之待機時及電能儲存電池之充電時自系統11側進行供電，於電能儲存電池13之放電時，自電能儲存電池13側不經由電力轉換裝置14進行供電，並且於電能儲存電池13達到過放電之前，切換為自系統11供電之狀態，並且停止電能儲存電池13之放電。」等之記載。
專利文獻2(「具有電能儲存功能之功率調節器」)記載「提 供一種可靠的功率調節器，於具有太陽能電池、儲存單元電池及商用電力系統該三種電源之系統中，即使於商用電力系統停電時亦可進行動作，及可進行(電)儲存單元(電池)之恢復和充電」等之記載。另外，又有「功率調節器具備：用於將直流電源之直流電力轉換為交流電力之一電力轉換電路、用於對電能儲存裝置進行充/放電之一充/放電電路、用於對負載供給交流電力之商用電力系統，及用於控制該電力轉換電路與充/放電電路之一控制電路。一電源選擇電路，其在自該直流電源供給驅動電力之一第一電源電路、自該電能儲存裝置供給驅動電力之一第二電源電路、與自該商用電力系統供給驅動電力之一第三電源電路當中，選擇至少一個電源電路，以對該控制電路供給驅動電力。」等之記載。
於先前例之電能儲存系統中，為控制電能儲存電池之充/放電等，必須對控制電路進行供電。例如於專利文獻1之電能儲存系統中，採用如下結構：為有效運用電能儲存電池之能量，於停電時等系統(11)切斷時或者錯時(peak cut)運轉時等之自電能儲存電池(13)進行之放電時，將開關(19)切換至電能儲存電池(13)側，經由1個DC/DC轉換器(20) 來對控制電路(21)供電。上述開關(19)係對來自電能儲存電池(13)之輸入與系統(11)側之經由AC/DC轉換器(18)之輸入進行切換，並輸入至控制電路(21)側之DC/DC轉換器(20)之開關。換言之，先前例之電能儲存系統採用如下構成：作為對控制電路之輔助電源裝置或者其控制裝置，如專利文獻1之例子般，對來自電能儲存電池側之DC輸入與來自系統側之借助AC/DC轉換之DC輸入進行切換控制。
於如上所述之先前實例之電能儲存系統之結構中，需要切換 對控制電路之DC輸入之開關(19)及其驅動電路等，因此成為成本增加等原因。又，必須根據充電/放電/待機等之各運轉狀態或模式進行上述開關(19)等之切換，因此導致電能儲存系統之控制電路等之控制之繁瑣化。
有鑒於此，本發明之主要目的係提供一種技術，其對於電能 儲存裝置等，可實現針對控制電路之有效供電裝置或輔助電源裝置之結構，尤其可實現免除或者減少DC輸入之開關等電路所帶來的低成本化、及該開關等電路之繁瑣控制之去除化或控制之自動化或簡化等。
【發明內容】
為達成上述目的，本發明中之代表性實施例，係一種電能儲存裝置等，其特徵在於具有以下所示之構成。
(1)本實施例之電能儲存裝置包含：電能儲存電池；輸入/輸出端子，可連接電源；電力轉換裝置，設於該電能儲存電池與該端子之間；控制單元，包含對該電能儲存電池之充/放電進行控制之控制電路；第一DC/DC轉換器，連接於該電能儲存電池與該電力轉換裝置之間的配線上 之第一節點，並輸出第一電壓；第二DC/DC轉換器，連接於該電力轉換裝置內部之第二節點，輸出與該第一電壓不同之第二電壓；第一二極體，連接於該第一DC/DC轉換器與該控制電路之間，並接收作為輸入的該第一電壓；以及第二二極體，連接於該第二DC/DC轉換器與該控制電路之間，並接收作為輸入的該第二電壓。
(2)例如，本實施例之電能儲存裝置採用該第二電壓小於 該第一電壓的構成。
(3)例如，本實施例之電能儲存裝置採用該第二電壓大於 該第一電壓的構成。
根據本發明中的代表性實施例，關於電能儲存裝置等，可實現對控制電路之有效供電裝置或輔助電源裝置之結構。尤其可實現免除或者減少DC輸入之開關等電路所帶來的低成本化、及免除或控制之自動化或簡化該開關等電路之繁瑣控制。
1A‧‧‧電能儲存裝置
2‧‧‧電能儲存電池
3‧‧‧端子
4‧‧‧電力轉換裝置
5‧‧‧控制電路
9‧‧‧開關
41‧‧‧雙向DC/DC轉換器
42‧‧‧雙向DC/AC反相器
50‧‧‧控制單元
51‧‧‧設定介面單元
60‧‧‧DC/DC轉換器單元
61、62‧‧‧DC/DC轉換器
70‧‧‧二極體或(OR)電路
71、72‧‧‧二極體
81‧‧‧開關
82‧‧‧或(OR)電路
圖1係表示本發明第一實施例之電能儲存裝置之結構圖。
圖2係表示本發明第二實施例之電能儲存裝置之結構圖。
圖3係表示本發明第三實施例之電能儲存裝置之結構圖。
圖4係表示本發明第四實施例之電能儲存裝置之結構圖。
圖5係表示本發明第五實施例之電能儲存裝置之結構圖。
圖6係表示根據實施例之總運轉狀態。
以下，依照附圖詳細說明本發明之實施例。再者，於用於說明實施例之所有圖中，對於同一部分，原則上標註同一符號並省略其重複說明。再者，DC表示直流，AC表示交流。
<概要等>
本實施例之電能儲存系統(圖1之電能儲存裝置1A等)中，具有以下結構，作為包含對控制電路5之有效供電裝置或輔助電源裝置之構成。
(1)本電能儲存裝置採用如下結構，即，作為構成包含控制電路5之控制單元50的輔助電源裝置之DC/DC轉換器單元60，具有電能儲存電池2與輸入/輸出端子3之間的DC或者AC之電氣配線路上的、與來自電能儲存電池2側之DC輸入對應之第一DC/DC轉換器61(#1)以及與來自端子3側或電力轉換裝置4側之DC輸入對應之第二DC/DC轉換器62(#2)。各DC/DC轉換器(#1、#2)之DC輸出之電壓(V1、V2)順向連接於二極體71、72，各二極體71、72之DC輸出連接於控制電路5。亦即，採用DC/DC轉換器單元60之DC輸出(V1、V2)通過二極體或(OR)電路70供電至控制電路5之構成。
將連接於上述電能儲存電池2側之節點N1的第一DC/DC轉換器(#1)61之輸出電壓及第一二極體71之輸入電壓即第一電壓設為V1，將連接於上述電力轉換裝置4側之節點N2的第二DC/DC轉換器(#2)62之輸出電壓及第二二極體72之輸入電壓即第二電壓設為V2。本電能儲存裝置中，作為構成要件，上述電壓值(V1、V2)為不同的值，存在一者的值相 對於另一者的值為高之關係(V1≠V2、V1>V2或者V1<V2)。藉此，該裝置有一個機構，通過DC/DC轉換器單元60及二極體或電路70自動切換針對控制電路5的電能儲存電池2側與端子3側該兩個DC輸入。兩個輸入(V1、V2)中的高電壓者被優先供電至控制電路5。
上述電壓值(V1、V2)既可預先設為固定之設計值之實施例，亦可如後所述般設為可變換設定之實施例。
(2)又，例如本電能儲存裝置(後述之實施例1)採用將電能儲存電池2側之DC/DC轉換器(#1)61之輸出電壓V1設計為比電力轉換裝置4側之DC/DC轉換器(#2)62之輸出電壓V2高之電壓之配置組態。亦即，作為配置組態A，設V1>V2。於此配置組態A之情形時，來自電能儲存電池2側之DC輸入通過DC/DC轉換器(#1)61被優先供電至控制電路5。
(3)又，例如本電能儲存裝置(後述之實施例2)採用將電能儲存電池2側之DC/DC轉換器(#1)61之輸出電壓V1設計為比電力轉換裝置4側之DC/DC轉換器(#2)62之輸出電壓V2低之電壓之配置組態。亦即，作為配置組態B，設V1<V2。於該配置組態B之情形時，來自端子3側之DC輸入通過DC/DC轉換器(#2)62側被優先供電至控制電路5。
(4)又，例如本電能儲存裝置(後述之實施例1等)中，端子3為對應於AC輸入/輸出之端子且連接系統電源等，電力轉換裝置4為對應於AC輸入/輸出之裝置。或者，本電能儲存裝置(後述之實施例3)中，端子3為對應於DC輸入/輸出之端子且連接對應於DC輸入/輸出之電源等，電力轉換裝置4為對應於DC輸入/輸出之裝置。
(5)又，例如本電能儲存裝置(後述之實施例4)具有可變 換設定上述DC/DC轉換器單元60之輸出之電壓值(V1、V2)之設定單元。例如，藉由自控制電路5對各DC/DC轉換器(#1、#2)之控制信號，可變換設定上述電壓值(V1、V2)。藉由本設定單元，亦可在配置組態A(V1>V2)與配置組態B(V1<V2)之間切換。
(6)又，例如本電能儲存裝置(後述之實施例1等)採用如下配置組態：於待機動作時(後述之待機模式時)，藉由來自控制電路5之控制信號，將電能儲存電池2側之開關81設為斷開，藉此，藉由來自端子3側之輸入，通過DC/DC轉換器(#2)62對控制電路5供電。
(7)又，例如本電能儲存裝置(後述之實施例5)於框體等上設置可由用戶自外部操作之自主運轉(後述之自主運轉模式)用之開關9。於端子3側未連接之狀態下，藉由用戶按下開關9，使電能儲存電池2側之開關81導通。藉此，藉由基於電能儲存電池2之放電之DC輸出，通過DC/DC轉換器(#1)61對控制電路5供電。藉此，可藉由控制電路5啟動本電能儲存系統。例如於本電能儲存裝置之出貨時或維護時等端子3未連接於系統電源等之狀態下，本自主運轉模式之運作成為可能，有助於確認作業等。
<實施例1>
圖1表示實施例1之電能儲存系統，即電能儲存裝置1A之結構。本電能儲存裝置1A採用如下結構，即具有電能儲存電池2、輸入/輸出端子3、電力轉換裝置4、包含控制電路5之控制單元50、包含第一DC/DC轉換器(#1)61及第二DC/DC轉換器(#2)62之DC/DC轉換器單元60、包含第一二極體71及第二二極體72之二極體或電路70以及開關81。
電能儲存電池(電池)2例如由包含鋰離子二次電能儲存電 池等之二次電池組構成。開關81為開關裝置，設於電能儲存電池2與電力轉換裝置4之雙向DC/DC轉換器41之間的直流路上。開關81決定電能儲存電池2可否充/放電之狀態。節點N1係設於開關81與雙向DC/DC轉換器41之間。自節點N1分支之直流路徑(a)連接於第一DC/DC轉換器61。開關81藉由來自控制電路5之控制信號C3，以對其導通/斷開進行切換控制。開關81例如於待機模式時設為斷開狀態，於充電模式及放電模式時設為導通狀態。
端子3於實施例1中係連接AC電源或對應AC輸入/輸出之端 子。將對應於端子3之節點設為N3。端子3亦可設為一連接電纜等。實施例1中，於端子3上，適當連接系統電源之AC輸入或電氣製品等對應AC輸入之電源負載等。
電力轉換裝置4採用於電能儲存電池2與端子3之間的DC或 者AC之配線路上，連接有雙向DC/DC轉換器41及雙向DC/AC反相器42之結構。實施例1中，對應於端子3之AC輸入/輸出，於電力轉換裝置4中具備雙向AC/DC反相器42。電力轉換裝置以自雙向DC/DC轉換器41兩側之節點N1、N2分支之直流路徑(a、b)，連接於DC/DC轉換器單元60。節點N2係設於雙向DC/DC轉換器41與雙向DC/AC反相器42之間的直流路徑上。自節點N2分支之直流路徑(b)，連接於第二DC/DC轉換器62。雙向DC/DC轉換器41及雙向DC/AC反相器42分別基於來自控制電路5之控制信號(C1、C2)，以內部電路控制充/放電之方向等。雙向DC/DC轉換器41於電能儲存電池2之充電時，對來自端子3及42側之節點N2之DC輸入進行DC/DC轉換並輸出至節點N1。又，於電能儲存電池2之放電時，對來自電能儲存電池2及開關 81側之節點N1之DC輸入進行DC/DC轉換並輸出至節點N2。雙向DC/AC反相器42於電能儲存電池2之充電時，對來自端子3側之節點N3之AC輸入進行AC/DC轉換並輸出至節點N2。又，於電能儲存電池2之放電時，對來自41側之節點N2之DC輸入進行DC/AC轉換並輸出至端子3側之節點N3。
控制單元50採用包含控制電路5、DC/DC轉換器單元60 (61、62)及二極體或電路70(71、72)之結構。作為針對控制電路5之有效供電機構，於電能儲存電池2側(N1)及端子3側(N2)具有分別相關聯地連接之2個DC/DC轉換器61、62及二極體71、72。這是一種機構，使用該些元件來自動切換對控制電路5之供電。
控制電路5進行本電能儲存裝置1A之整體控制，進行電能儲 存電池2等之狀態之監控或保護之控制，及通過電力轉換裝置4對電能儲存電池2之充/放電之控制等。藉由自控制電路5對各單元給予控制信號，從而實現各控制。例如，藉由自控制電路5對電力轉換裝置4之各單元(41、42)給予控制信號(C1、C2)，控制伴隨充/放電之電力轉換之方向等。例如，將來自端子3之系統電源之AC輸入以雙向AC/DC反相器42轉換為DC，將該DC輸出以雙向DC/DC轉換器41轉換為DC，並將該DC輸出供給至電能儲存電池2以進行充電。又，例如，將基於來自電能儲存電池2之放電之DC輸出以雙向DC/DC轉換器41轉換為DC，將該DC輸出以雙向AC/DC反相器42轉換為AC，並供給至連接於端子3之電源負載等。又，藉由自控制電路5對電能儲存電池2側之開關81給予控制信號C3，切換開關81之導通/斷開。
DC/DC轉換器單元60具有2個DC/DC轉換器(#1)61、(#2) 62作為控制電路5之輔助電源裝置。第一DC/DC轉換器(#1)61中，輸入 DC側連接於電能儲存電池2側之直流路徑上之節點N1，輸出DC側為第一電壓V1，且連接於第一二極體71。第二DC/DC轉換器(#2)62中，輸入DC側連接於端子3側之電力轉換裝置4內之直流路徑上之節點N2，輸出DC側為第二電壓V2且連接於第二二極體72。
二極體或電路70具有2個二極體71、72，相對於DC/DC轉換 器單元60(61、62)之各輸出(V1、V2)，對應的二極體71、72順向連接。 二極體71、72具有對應於上述電壓值V1、V2(V1≠V2)之特性。二極體或電路70(71、72)之輸出節點N4連接於控制電路5。二極體或電路70之輸出節點N4之值係為2個輸入電壓值(V1、V2)中較高者。亦即，採用如下構成：將來自電能儲存電池2側之DC電力與來自端子3側之DC電力中電壓值(V1、V2)較高者優先對控制電路5供電。
[配置組態A(V1>V2)]
實施例1中採用如下構成：於控制單元50之DC/DC轉換器單 元60及二極體或電路70中，採用前述之電壓值之配置組態A(V1>V2)，優先使用電能儲存電池2側之DC電力對控制電路5供電。於充電/放電模式等時，於DC/DC轉換器單元60中，存在開關81之導通狀態下的自電能儲存電池2側朝向DC/DC轉換器(#1)61之DC輸入(a)、與基於來自端子3側之AC輸入之轉換的朝向DC/DC轉換器(#2)62之DC輸入(b)該兩者之情形時，配置組態A起到以下作用。亦即，由於V1>V2，因此於存在二極體或電路70之2個輸入(V1、V2)之情形時，以V1側之輸出為優先。亦即，將DC/DC轉換器(#1)61側之電壓V1優先供電至控制電路5。
藉此，於配置組態A中，作為優點，於放電模式時，自電能 儲存電池2側通過DC/DC轉換器(#1)61對控制電路5供給DC電力時，能量利用效率高。於藉由來自電能儲存電池2之放電經由電力轉換裝置4對端子3側進行AC輸出時，對於控制電路5之供電只要1階段之電力轉換即可，亦即，只要DC/DC轉換器(#1)61中之DC/DC轉換即可，因此電力轉換效率高。
又，本配置組態中，於電能儲存電池2之電能儲存量不足之 情形時，自動切換為自端子3側經由DC/DC轉換器(#2)62之DC輸入。
根據實施例1之電能儲存裝置1A，與專利文獻1等先前例之 構成不同、作為對控制電路5之有效供電裝置或輔助電源裝置之構成，實現基於DC/DC轉換器單元60(61、62)等之自動切換之機構。尤其，可免除或者減少先前例之DC輸入開關等電路，因此可實現低成本之電能儲存系統。又，可實現免除或者控制之自動化或簡化上述開關等電路之繁瑣控制。
<實施例2>
圖2表示實施例2之電能儲存裝置1B之結構。作為不同於實 施例1(圖1)之處，實施例2係於控制單元50中採用前述之電壓值之配置組態B(V1<V2)。
[配置組態B(V1<V2)]
實施例2中採用如下構成：於控制單元50之DC/DC轉換器單 元60及二極體或電路70中，採用前述之電壓值之配置組態B(V1<V2)，優先使用來自端子3側之AC/DC轉換之DC電力對控制電路5供電。於充電/放電模式等時，於DC/DC轉換器單元60中，存在開關81之導通狀態下的自電能儲存電池2側朝向DC/DC轉換器(#1)61之DC輸入(a)、與基於來自端子3側之AC輸入之轉換的朝向DC/DC轉換器(#2)62之DC輸入(b)該兩者之 情形時，配置組態B起到以下作用。亦即，由於V1<V2，因此於存在二極體OR電路70之2個輸入(V1、V2)之情形時，以V2側之輸出為優先。亦即，將DC/DC轉換器(#2)62側之電壓V2優先供給至控制電路5。
藉此，於配置組態B中，作為優點，於充電模式時，自端子 3側通過DC/DC轉換器(#2)62對控制電路5供給DC電力時，能量利用效率高。於藉由來自端子3所連接之系統電源之AC輸入並經由電力轉換裝置4而利用DC來對電能儲存電池2進行充電時，對於控制電路5之DC供電只要1階段之電力轉換即可，亦即，只要DC/DC轉換器(#2)62中之DC/DC轉換即可，因此電力轉換效率高。
又，由於採用以基於端子3側之系統電源之輸入為優先之實 施例，因此可抑制電能儲存電池2之DC電力之消耗。
又，本配置組態中，於系統電源之停電等時，端子3之AC 輸入切斷時，則由上述端子3側之DC輸入(b)自動切換為基於來自電能儲存電池2側之放電且經由DC/DC轉換器(#1)61之DC輸入(a)。
<實施例3>
圖3表示實施例3之電能儲存裝置1C之構成。實施例3之電能 儲存裝置1C中，端子3係連接DC或對應於DC輸入/輸出之端子。與此對應地，電力轉換裝置4採用不要前述之雙向DC/AC反相器42而具有雙向DC/DC轉換器41之結構。端子3之DC輸入採用通過自端子3與雙向DC/DC轉換器41之間的節點N2分支之直流路徑(b)而連接於第二DC/DC轉換器62之結構。DC/DC轉換器單元60係與前述同樣地採用V1≠V2之結構。於實施例3中，亦可獲得與實施例1等同樣之效果。
<實施例4>
圖4表示實施例4之電能儲存裝置1D之結構。實施例4採用具 有能夠可變換設定DC/DC轉換器單元60之電壓值(V1、V2)之設定單元之結構。實施例4中，尤其，作為上述電壓值之設定單元，藉由設定介面單元51與控制電路5所具備之設定處理功能來實現。設定介面單元51例如設於框體上，且與控制電路5連接，係可由用戶設定操作之操作面板等。用戶可於設定介面單元51上輸入/指定與上述電壓值(V1、V2)相關的設定值或運轉狀態或模式之選擇、或者其他的本電能儲存裝置之設定值等。
控制電路5之設定處理功能係對應於設定介面單元51上的上 述電壓值(V1、V2)之設定值之輸入/指定，對DC/DC轉換器單元60(61、62)給予控制信號(C11、C12)。藉此，可變換設定各DC/DC轉換器(61、62)之輸出電壓值(V1、V2)。
又，控制電路5亦可對應於與電能儲存電池2之充/放電相關 之特定控制，藉由自身之判斷適當變更各DC/DC轉換器(61、62)之輸出電壓值(V1、V2)。例如，亦可對應於針對電能儲存電池2之充電/放電等之模式切換，於前述之配置組態A(V1>V2)與配置組態B(V1<V2)之間切換上述電壓值(V1、V2)之設定。藉此提高能量利用效率。
<實施例5>
圖5表示實施例5之電能儲存裝置1E之結構。於實施例5之電 能儲存裝置1E中，作為以實施例1等之結構為前提而進一步追加的裝置及機構，設置包含自主運轉用之開關9之電路單元，可藉由用戶按下開關9而進行自主運轉模式下之運作。又，具有控制電路5識別用戶對開關9之按下之 機構。
自主運轉用之開關9係以用戶可自外部進行手動操作之按鈕等之實施例而設於電能儲存裝置1E之框體等上。藉由用戶按下開關9(導通)，表示其按下(導通)之控制信號C5被輸入或電路82之一個輸入端子，並且被輸入控制電路5。與前述同樣之控制信號C3自控制電路5輸入或電路82之另一個輸入端子。並且，或電路82之或輸出之控制信號C4被輸入前述之開關81，與前述同樣地切換導通/斷開。
於系統電源等未連接於電能儲存裝置1E之端子3之狀態 下，藉由用戶按下開關9，經由或電路82而導通開關81。藉此，藉由來自電能儲存電池2之DC輸出，經由DC/DC轉換器(#1)61對控制電路5供電，因此可啟動控制電路5。又，控制電路5藉由按下開關9而使控制信號C5輸入並加以識別。藉由供電而啟動之控制電路5，經按下開關9而加以識別，從而啟動自主運轉模式。
作為實施例5之電能儲存裝置1E之利用例，於本裝置之製造． 組裝後之出貨．檢查時或維護等時，如上所述，可於端子3之未連接狀態下由用戶(檢查作業者等)按下開關9而設為自主運轉模式。由於可在本狀態下進行裝置動作之確認作業等，因而有用。
根據實施例5之電能儲存裝置1E，如上所述可實現自主運轉 模式，可實現檢查等時之有用性，並且可實現運轉方案之擴充性。
[運轉狀態]
圖6利用表來匯總表示上述各實施例之電能儲存裝置(1A 等)中之各運轉狀態等。作為電能儲存裝置之運轉狀態或模式，如圖所示， 有待機、充電、放電、自主運轉等。再者，完全停止狀態除外。又，作為待機模式，可有待機(1)、待機(2)所示之2種。控制電路5控制該些模式。於表之項目中，(a)表示上述運轉狀態或模式。(b)藉由開關81之導通/斷開狀態表示可否充/放電。(c)表示輸入/輸出端子3之連接等之狀態例。(d)表示如前述之實施例1般之配置組態A(V1>V2)之情形。(e)表示如前述之實施例2般之配置組態B(V1<V2)之情形。再者，如實施例1、2等般，以AC連接之情形表示。
實施例1等之電能儲存裝置藉由基於系統電源對端子3之連 接之AC輸入等，利用對包含控制電路5之各單元之供電而啟動，首先移行至待機模式。於待機模式中，於待機(1)之模式之情形時，使開關81基本上導通(可)。於待機(2)之模式之情形時，使開關81基本上斷開(否)。控制電路5以特定之時間自待機模式移行至充電模式或放電模式。
於待機(1)之模式之情形時，藉由來自控制電路5之控制信 號C3將開關81設為導通狀態以使電能儲存電池2之充/放電成為可能。於配置組態A之情形時，基於來自電能儲存電池2側之DC輸出，經由DC/DC轉換器(#1)61對控制電路5供電。於配置組態B之情形時，基於藉由端子3側之系統連接等實現之AC輸入，經由DC/DC轉換器(#2)62對控制電路5供電。
於待機(2)之模式之情形時，藉由來自控制電路5之控制信 號C3，將開關81設為斷開狀態以使電能儲存電池2無法充/放電或切斷電能儲存電池2之充/放電，於配置組態A、配置組態B之任一者中，均基於藉由端子3側之系統連接等實現之AC輸入，經由DC/DC轉換器(#2)62來對控制電路5供電。
又，於實施例5之情形時，如前所述，於未連接於端子3之狀 態下，藉由用戶對自主運轉用之開關9之按下，將開關81設為導通狀態，藉由自電能儲存電池2側經由DC/DC轉換器(#1)61之供電來啟動控制電路5，以於自主運轉模式下進行運作。
於充電模式中，將開關81設為導通狀態，藉由基於端子3之 系統電源之連接之AC輸入，經由電力轉換裝置4，藉由DC輸入對電能儲存電池2充電。於配置組態A(V1>V2)之情形時，自電能儲存電池2側經由DC/DC轉換器(#1)61優先對控制電路5供電。又，於配置組態B(V1<V2)之情形時，自端子3側經由DC/DC轉換器(#2)62優先對控制電路5供電。於配置組態B之情形時，如前所述，來自端子3側之供電效率高。
於放電模式中，將開關81設為導通狀態，將基於來自電能儲 存電池2之放電之DC電力經由電力轉換裝置4作為AC輸出等，對連接於端子3側之電源負載等供電。於配置組態A(V1>V2)之情形時，自電能儲存電池2側經由DC/DC轉換器(#1)61對控制電路5優先供電。於配置組態A之情形時，如前所述，來自電能儲存電池2側之供電效率高。又，於配置組態B(V1<V2)之情形時，自端子3側經由DC/DC轉換器(#2)62對控制電路5優先供電。
又，以下表示在電能儲存裝置中將系統電源連接於上述端子 3時的運轉狀態等之控制之一例。
系統電源連接於端子3時，使DC/DC轉換器(#2)62優先動 作，將基於來自系統側之AC/DC轉換之DC輸入供給至控制電路5。於實施例2之情形時，藉由配置組態B(V1<V2)，自動地如上所述般以經由DC/DC 轉換器(#2)62之輸入優先。又，例如亦可如實施例4般，藉由將控制信號C12給予至DC/DC轉換器(#2)62，從而切換為配置組態B(V1<V2)之狀態。藉此，可提高能量利用效率。
於來自電能儲存電池2之放電動作時，使開關81導通，並且 使DC/DC轉換器(#1)61優先動作以對控制電路5供電。於實施例1之情形時，藉由配置組態A(V1>V2)，自動地如上所述般以經由DC/DC轉換器(#1)61之輸入優先。又，例如亦可如實施例4般，藉由將控制信號C11給予至DC/DC轉換器(#1)61，從而切換為配置組態A(V1>V2)之狀態。藉此，可提高能量利用效率。
(2)於自主運轉模式時，對於控制電路5，因系統未連接於 端子3，因而無來自DC/DC轉換器(#2)62側之供電，因此必然藉由來自DC/DC轉換器(#1)61側亦即電能儲存電池2側之放電供給電力。於自主運轉模式時，當伴隨開關9及開關81之導通，而電力轉換裝置4之雙向DC/DC轉換器41開始藉由DC/DC轉換之輸出或放電之動作時，通過節點N2暫時自DC/DC轉換器(#2)62側對控制電路5供電。然而，藉由如下配置組態，即，藉由配置組態A(V1>V2)或者控制電路5對於向配置組態A之狀態切換之控制，通過節點N1優先自DC/DC轉換器(#1)61側進行供電，從而與上述同樣地可實現能量利用效率之提高。
再者，於如上述待機(2)之模式般將開關81基本上設為斷 開狀態之情形時，當在待機狀態下系統電源停止或停電時，不再有對控制電路5之供電，因此電能儲存裝置會成為停止狀態，因而不理想。因此，可採用如下所述之電能儲存裝置之結構。電力轉換裝置4具備對連接於端子3 之系統電源之停止或停電進行偵測之功能，當藉由該功能偵測到停電時，對控制電路5發出放電開始指令。依照該指令，控制電路5在節點N2之電壓於電力轉換裝置4內之電容器中保持固定時間之期間內，將開關81由斷開切換為導通狀態。藉此，藉由自電能儲存電池2開始放電而進行對控制電路5之供電。
[補充]
對電力轉換裝置4(41、42)及其他部位之絕緣性進行補充。 本實施例中，基於確保安全性之觀點，電能儲存電池2側與端子3之系統電源等之側藉由電力轉換裝置4中之雙向DC/DC轉換器41或者雙向DC/AC反相器42而絕緣。亦即，電力轉換裝置4具有絕緣功能。再者，絕緣可藉由變壓器等公知技術而實現。又，較為理想的是，於控制電路單元50之DC/DC轉換器單元60(61、62)中，亦基於與上述同樣之觀點而具有絕緣功能之實施例。
以上，基於實施例對由本發明者完成之發明進行了具體說 明，但本發明並不限定於上述實施例，當然可於不脫離其主旨之範圍內進行各種變更。
本發明可利用於家庭用、大樓用、工場用等之各種電能儲存 系統等中。
1A‧‧‧電能儲存裝置
2‧‧‧電能儲存電池
3‧‧‧端子
4‧‧‧電力轉換裝置
5‧‧‧控制電路
41‧‧‧雙向DC/DC轉換器
42‧‧‧雙向DC/AC反相器
50‧‧‧控制單元
60‧‧‧DC/DC轉換器單元
61、62‧‧‧DC/DC轉換器
70‧‧‧二極體或(OR)電路
71、72‧‧‧二極體
81‧‧‧開關
a、b‧‧‧直流路
C1、C2、C3‧‧‧控制信號
N1、N2、N3‧‧‧節點
N4‧‧‧輸出節點
V1、V2‧‧‧輸入電壓值

Claims (10)

  1. 一種電能儲存裝置，其包含：電能儲存電池；一輸入/輸出端子，該輸入/輸出端子可連接到一電源；一電力轉換裝置，該電力轉換裝置設於該電能儲存電池與該端子之間；一控制單元，該控制單元包含對該電能儲存電池之充/放電進行控制之控制電路；一第一直流/直流(DC/DC)轉換器，該第一DC/DC轉換器連接於該電能儲存電池與該電力轉換裝置之間的配線上之第一節點，並輸出一第一電壓；一第二DC/DC轉換器，該第二DC/DC轉換器連接於該電力轉換裝置內部之第二節點，並輸出與該第一電壓不同之第二電壓；一第一二極體，該第一二極體連接於該第一DC/DC轉換器與該控制電路之間，並接收作為輸入的第一電壓；以及一第二二極體，該第二二極體連接於該第二DC/DC轉換器與該控制電路之間，並接收作為輸入的該第二電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項之電能儲存裝置，其中該第二電壓小於該第一電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項之電能儲存裝置，其中該第二電壓大於該第一電壓。
  4. 如申請專利範圍第1項之電能儲存裝置，其中該電能儲存裝置包含一設定單元，其可變換地設定該第一及第二電壓之值。
  5. 如申請專利範圍第4項之電能儲存裝置，其中 該設定單元具有可藉由一使用者操作來設定該第一及第二電壓之值之介面單元，及該控制單元依照該介面單元中之設定值，設定該第一及第二DC/DC轉換器之電壓值。
  6. 如申請專利範圍第1項之電能儲存裝置，其中該端子為連接交流(AC)電源，並輸入/輸出AC電力之端子，該電力轉換裝置包含：一雙向DC/DC轉換器，具有接收來自該電能儲存電池側之第一直流(DC)電壓做為輸入並將第一DC電壓轉換為第二DC電壓之功能，及接收該第二DC電壓做為輸入並將第二DC電壓轉換為該第一DC電壓之功能；以及一雙向DC/AC反相器，具有接收來自該端子側之AC電壓做為輸入並將AC電壓轉換為該第二DC電壓之功能，及接收該第二DC電壓做為輸入並將第二DC電壓轉換為對該端子側之AC電壓之功能。
  7. 如申請專利範圍第1項之電能儲存裝置，其中該端子為一連接一DC電源，並輸入/輸出DC電力之端子，該電力轉換裝置包含：一雙向DC/DC轉換器，具有接收來自該電能儲存電池側之第一DC電壓做為輸入並將第一DC電壓轉換為對該端子側之第二DC電壓之功能，及接收來自該端子側之第二DC電壓做為輸入並將第二DC電壓轉換為對該電能儲存電池側之第一DC電壓之功能。
  8. 如申請專利範圍第1項之電能儲存裝置，其中該電能儲存裝置包含：一位於該電能儲存電池與該電力轉換裝置間的第一開關，且 作為待機模式，該控制單元將該第一開關設為斷開，及將基於該端子側之輸入所產生的DC電力，通過該第二DC/DC轉換器供給至該控制單元。
  9. 如申請專利範圍第1項之電能儲存裝置，其中該電能儲存裝置包含：一第一開關，設置於該電能儲存電池與該電力轉換裝置之間的配線上；以及一自主運轉用之第二開關，使用者可操作該第二開關，在電源未連接於該端子之狀態下，經由使用者按下該第二開關，使該第一開關設為導通，及將基於該電能儲存電池側之放電所產生之DC電力，通過該第一DC/DC轉換器供給至該控制單元，藉此啟動該控制單元。
  10. 如申請專利範圍第9項之電能儲存裝置，其中該控制電路藉由基於該電能儲存電池側之放電所產生之DC電力供給而啟動，輸入經由按下該第二開關所產生之信號，以自主運轉模式來進行運作及控制。
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